Keemia: põhimõisted, terminid, ja seadused

Keemia, põhimõisted, mis meie arvates - on teadus, mis uurib aineid ja nende muutusi toimunud muutusega struktuuri ja koosseisu, ja seega omadusi. Esmalt tuleb määratleda, mida mõeldakse mõiste nagu "aine". Kui me räägime sellest laiemas mõttes, see on kujul asja, mis on ülejäänud mass. Aine on igal Alkeishiukkanen näiteks neutron. Keemias, kasutatakse seda terminit kitsamalt.

Alustuseks lühikirjeldus põhitingimused ja mõistete keemias aatomi-molekulaarse teooria. Pärast seda, selgitame neile, samuti käesoleva mõned olulised seadused seda teadust.

Põhimõisted keemia (küsimus, aatomid, molekulid) on tuttav meile kõigile koolist. Allpool on lühike kirjeldus neist, samuti teiste, vähem ilmne tingimused ja nähtused.

aatomit

Esiteks, kes kõik ained, mida uuritakse keemia, koosneb väikestest osakestest, mida nimetatakse aatomit. Neutronite ei ole sama uurimisobjekt käesoleva teadust. Samuti tuleb öelda, et aatomid võivad ühineda omavahel, moodustades seeläbi keemiliste sidemetega. Et murda sellega seoses vajalikud kulutused energia. Seetõttu aatomitega normaaltingimustel ei eksisteeri individuaalselt (väljaarvatud "väärisgaas"). Nad on ühendatud omavahel vähemalt paarikaupa.

Pidev termilise liikumise

Pidev soojusliku liikumise osakeste iseloomustab kõigele, õpib keemiat. Põhimõisteid see teadus ei suuda seletada, ei räägi sellest. Pideva liikumise keskmine kineetiline energia on võrdeline temperatuuri osakeste (kuigi tuleb märkida, et energia erinevatel diskreetseid osakesi). Ekin = kT / 2, kus k - on Boltzmanni konstant. See valem kehtib igasuguse liikumise. Kuna Tkin = mV ^2/2, liikumisandur massiivsest osakesed aeglasemalt. Näiteks kui temperatuur on sama, hapniku molekuli keskmiselt liikuda kuni 4 korda aeglasemalt kui süsinik molekulidega. Seda seetõttu, et nende mass on rohkem kui 16 korda. Liikumine on võnkuv translatsionaalne ja vahelduva. Võnkliikuv täheldatud vedelaid ja tahkeid ja gaasilisi aineid. Aga translatiivsetele ja vahelduva kõige kergemini läbi gaasi. Vedelikes, see on raskem, ja tahked ained - veelgi raskemaks.

molekulid

Jätkame kirjeldada põhilisi mõisteid ja määratlusi keemia. Kui aatomit on omavahel kombineeritavad, moodustades väikese rühma (nn molekulid), selliseid rühmi on kaasatud soojusliku liikumise, mis toimib üksus. Kuni 100 aatomit esineb tüüpiline molekule ja nende arv on niinimetatud kõrgmolekulaarsed ühendid võivad olla kuni 105.

suitsetamine molekulaarse ainete

Kuid aatomite kombineeritakse sageli suur hulk bändid 107 1027. Sellisel kujul neid praktiliselt enam osaleda termilise liikumise. Need ühendused on vähe sarnasust molekuli. Nad on rohkem nagu tükid tahke. Neid aineid nimetatakse suitsetamine molekulaarse. Sel juhul termilise liikumise toimub sees tükk, ja ta saab lennata nagu molekuli. Hetkel üleminekupiirkond ja suurusega, mis hõlmab ühendused koosseisus aatomit koguses 105-lt 107 Need osakesed on kas väga suured molekulid või on väikesed pulbriterakesteks.

ioone

Tuleb märkida, et aatomid ja rühmad võivad omada elektrilaengu. Sel juhul nimetatakse neid ioone selles teaduses, nagu keemia, põhimõisteid, mida me uurime. Kuna nagu maksud alati tõukuvad, aine, mis esineb märkimisväärne ületab ühe või teise tasud ei pruugi olla stabiilne. Positiivse ja negatiivse tasud on alati alternatiivse ruumi. Aga üldiselt, kui aine on elektriliselt neutraalne. Pange tähele, et makse, mida suured elektrostaatika, vaatenurgast keemia on ebaoluline (at 105-1015 aatomit - 1e).

Objektidena keemias

On vaja selgitada, et objektide uuring keemia toetavad nähtused, mida ei teki, ja ei lagune aatomid, kuid ainult ümber, mis on ühendatud uuel viisil. Mõned võlakirjad on katki, teised on moodustatud tõttu. Teisisõnu, uue ainete nähtu aatomite endise koosseisu lähteainetena. Kui aatomit ja olemasolev nendevahelised seosed hoitakse (nt aurustus molekulaar ühendid), need protsessid on seotud uuringu pikem Chemistry and Molecular Physics. Juhul kui aatomitega moodustuvad või purustatud, on uuringu subjekti tuuma või aatomifüüsikas. Kuid piiri keemilised ja füüsikalised nähtused hägune. Pärast jagunemise teaduse eraldi tingimuseks, arvestades milline jagamatu. Seega, keemikud väga kasulik teadmisi füüsika.

Põhimõisted keemia olime lühidalt kirjeldatud. Nüüd pakume teile rohkem kaaluma neid.

Loe lähemalt aatomit

Aatomite ja molekulide - on midagi, mida paljud inimesed seostavad keemia. Põhimõisted need peavad olema selgelt määratletud. Asjaolu, et aatomid on olemas kaks tuhat aastat tagasi, see oli geniaalne mõte ära arvata. Siis, 19. sajandi teadlased olid katseandmed (veel kaudne). Me räägime mitu suhted Avogadro koosseisu püsivuse seadused (allpool vaatleme neid põhimõisteid keemia). Atom jätkuvalt uurida 20. sajandil, mil oli juba palju otsest eksperimentaalsed tõendid. Need põhinesid spektroskoopia jaoks hajuvus röntgenkiirtes alfaosakestega neutronid, elektronid jne Nende osakeste suurus on umbes 1 E = 1 ° ^-10 m kaal - .. Ligikaudu 10 ^-27 - 10 ^-25 kg. Keskel osakesed on positiivselt laetud südamik, mille ümber elektronid liikuda negatiivse laengu. Tuuma suurus on umbes 10 kuni ¹⁵ m. Selgub, et määrab suuruse elektron kestas aatom, kuid sel juhul on tema kaal on peaaegu täielikult kontsentreeriti tuumas. Teine mõiste tuleks kasutusele arvestades põhimõisteid keemia. Keemiline element - teatud tüüpi aatomit, vastutab tuumas on identne.

Sageli esineb määramiseks aatom , kui üks minut osakese aine keemiliselt jagamatu. Kuidas mõista "keemilised"? Nagu oleme märkinud, jagunemine Nähtuste füüsikaliste ja keemiliste tingimisi. Aga muidugi aatomite olemasolu. Seega, et teha kindlaks parem keemia nende kaudu, mitte vastupidi, aatomite kaudu keemia.

keemiline side

See on nii, et aatomitega hoitakse koos. See ei võimalda neil lennata peale mõjul termilise liikumise. Siin on peamised omadused võlakirjad - on internukleaarne kaugus ja energiat. See on ka põhimõisteid keemia. Sideme pikkus määratakse eksperimentaalselt piisavalt suure täpsusega. Energia - ka, kuid mitte alati. Näiteks ei ole võimalik objektiivselt määratleda, mis on seotud eraldi teatises keeruline molekuli. Kuid energia pihustamistulemuste vajalike ainete murda kõik olemasolevad lingid on alati määratud. Teades pikkus ühendus, saate määrata, millised aatomid on seotud (neil on lühikese vahemaa), ja mida - ei (pikema vahemaa).

Oordinatsiooniarv ja koordineerimine

Põhimõisted analüütilise keemia hulka need kaks mõistet. Mida need tähendavad? Olgem ausad.

Oordinatsiooniarv on mitmeid lähimad naabrid selle konkreetse aatomi. Teisisõnu, paljud neist, kellega ta on seotud keemiliselt. Koordineerimine on vastastikune asend, liik ja number naabritega. Teisisõnu, see mõiste on otstarbekam. Näiteks oordinatsiooniarv lämmastiku molekulide iseloomulik ammoniaagist ja lämmastikhappest, sama - 3. Kuid neil on erinevad koordineerimine - on mittetasapindne ja lame. See määratakse olenemata, milline on seos esindused, arvestades oksüdatsiooniaste ja valentsiga - mõiste tingimuslik, mis on loodud selleks, et edendada ennustada koordineerimine ja kompositsiooni.

Määramine molekuli

Me oleme juba käsitlenud seda mõistet, arvestades põhimõisteid ja seadusi keemia lühidalt. Nüüd pikemalt käsitleda üksikasjalikumalt. Õpikutes sagedase määramise molekuli, nagu madalamad neutraalse aine osakesi, mis on selle keemiliste omaduste ning võivad esineda iseseisvalt. Tuleb märkida, et see määratlus on praegu aegunud. Esiteks asjaolu, et kõik füüsikud ja keemikud vastata molekuli, aine omadused ei salvestata. Vesi dissotsieerub, kuid see nõuab vähemalt 2 molekulid. Dissotsiatsiooni määr vett - 10 ^-7. Teisisõnu, see protsess võib olla läbi vaid üks molekul 10 miljonit. Kui teil on ühe molekuli, või on isegi sada, siis ei ole võimalik saada aimu oma dissotsiatsioon. Asjaolu, et termilised mõjud keemiliste reaktsioonide hulka kuuluvad üldiselt interaktsiooni energia molekulide vahel. Seetõttu ei saa neid leida üks neist. Ja keemilised ja füüsikalised omadused molekulaar aineid saab määrata ainult suure grupi molekulidega. Lisaks on ained, kes suudavad iseseisvalt hakkama, "väikseim" osakeste lõputult suur ja väga erinev tavaliste molekulid. Molekul on sisuliselt aatomite rühma ei elektriliselt laetud. Konkreetsel juhul võib see olla üks aatom, näiteks Ne. See rühm peab suutma osaleda difusiooni, samuti muud liiki termilise liikumise, keda üksus.

Nagu näete, ei ole nii lihtne põhimõisteid keemia. Molekul - on midagi, mida tuleks hoolikalt kaaluda. Tal on oma omaduste ja molekulmassiga. Umbes viimase me nüüd arutama.

molekulmassiga

Kuidas teha kindlaks, molekulmass kogemusi? Üks võimalus - põhineb Avogadro seadus, suhteline tihedus auru. Kõige täpsem meetod on massispektromeetria. Electron laeks molekuli. Saadud iooni esimese dispergeeritud elektriväljas ja seejärel painduda magnetilist rada. Charge suhe massi määratakse suurusjärku kõrvalekaldumine. On ka meetodeid, mis põhinevad omadused, mis on lahendusi. Kuid molekuli kõigil neil juhtudel peab tingimata olema liikumises - lahuses vaakumis gaasi. Kui nad ei liigu, on võimatu objektiivselt arvutada nende kaalu. Ja nende olemasolu käesoleval juhul on raske avastada.

Tunnused mitte-molekulaarne ainete

Rääkides neile öelda, et nad koosnevad aatomitest, ei molekulid. Kuid sama kehtib seoses väärisgaaside. Need aatomid vabalt liikuda, seega parem eeldada nende monohüdraatseid molekule. Kuid see ei ole oluline. Oluline on, et mitte-molekulaarse ained on palju aatomit, mis on omavahel seotud. Tuleb märkida, et jagunemine ainete molekulaarsel ja mitte-molekulaarne ebapiisav. Jaotus ühendus tähendusrikkamaks. Võtame näiteks, erinevus omadusi grafiit ja teemant. Mõlemad on süsiniku, kuid esimene - pehme ja teine - tahke. Kuidas nad erinevad üksteisest? Erinevus on vaid oma ühenduvus. Kui me arvestame struktuuri grafiiti, näeme, et tugevad sidemed olemas ainult kaks mõõdet. Aga kolmandas väga olulist aatomitevahelisi vahemaad, seega on tugev side. Grafiit on lihtne libiseda ja lõhenenud need kihid.

ühenduvus struktuur

Vastasel juhul nimetatakse ruumiline mõõde. See arv näitab, mitu mõõtmed, mida iseloomustab see, et need pideva (peaaegu lõpmatu) skeletisüsteemi (tugevad sidemed). Väärtused, et võib kuluda, - 0, 1, 2 ja 3. Seetõttu on vaja eristada kolmemõõtmeliselt ühendatud, laminaadid ja saare kett (molekulaarse) struktuuri.

Koostise püsivuse seadus

Me oleme juba õppinud põhimõisteid keemia. Materjal lühidalt käsitleda meie. Nüüd räägivad õigust, mida kohaldatakse seda. Tavaliselt valmistatakse järgmiselt: iga üksiku komponendi (st puhta), sõltumata sellest, millisel viisil see saadi, on sama kvalitatiivse ja kvantitatiivse koostisega. Aga mida teeb mõiste "puhta aine"? Olgem ausad.

Kaks tuhat aastat tagasi, kui struktuuri ainete ei saa enam otsest meetodite õppida, kui seal ei olnud isegi põhilised keemilised mõisted ja seadused keemia, meile tuttav, see määrati kirjeldavalt. Näiteks vesi - on vedelik, mis on aluseks meredes ja jõgesid. See ei ole lõhna, värvi, maitse. See on selline sulatamise ja külmumispunkti, sealt on sinine vasksulfaat. Soolane vesi on, sest see ei ole puhas. Kuid soolad võib lahutada destilleerimise teel. Asjalik, kirjeldava, määratakse põhilised keemilised mõisted ja seadused keemia.

Teadlastele ajal ei olnud selge, et vedelik, mis on esile tõstetud mitmel viisil (põletamise sulfaadi dehüdratsioon, merevee destilleerimine), on sama koostisega. Hea avastus teaduses oli tõend sellest. See sai selgeks, et suhe hapniku ja vesiniku ei saa muuta sujuvalt. See tähendab, et elemendid koosnevad aatomitest - jagamatu portsjonitena. Seega ühendite valemiga valmistati, samuti põhjendatud teadlased esitus molekulidega.

Tänapäeval tahes aine otseselt või kaudselt määratakse kindlaks peamiselt väidab mitte sulav, maitse või värvi. Vesi - _H2O Kui on olemas teisi molekule, siis ei ole enam puhas. Järelikult puhast molekulaarse aine on selline, mis koosneb ainult üht liiki molekule.

Kuid sel juhul olla elektrolüütide? Lõppude lõpuks on nendeks ioonid esinevad mitte ainult molekule. Me peame olema rangemad definitsiooni. Pure molekulaarse aine on selline, mis koosneb molekulide ühte tüüpi, ja võimaluse korral ka pöörduv toodetele nende kiiret konversioon (isomeriseerumist ametiühingud, dissotsiatsioon). Sõna "kiire" selles kontekstis tähendab, et nende toodete, me ei saa lahti, nad kohe uuesti. Sõna "pöörduv" näitab, et muutmist ei ole lõpetatud. Kui teavitatud, siis on parem öelda, et see on ebastabiilne. Sel juhul ei ole puhas aine.

Jäävuse seadust Massi tähtis

See seadus on iidsetest aegadest olnud tuntud metafoorne kujul. Ta märkis, et küsimus ei saa luua ja hävimatu. Siis tuli ka kvantitatiivse koostise. Vastavalt sellele, kaal (ja 17. sajandi lõpul - kaal) on meede aine kogus.

Seadus tavalisel kujul avati 1748 Lomonossov. 1789. lisas ta Lavoisier, prantsuse teadlane. Kaasaegse selle koostis on järgmine: mass ainete sisenemist keemilise reaktsiooni võrdub massi aineid, mis tulenevad.

Avogadro õigust, mahulise suhted gaaside

Viimane oli formuleeritud 1808 JL Gay-Lussac, prantsuse teadlane. Praegu see seadus nimetatakse õiguse Gay-Lussac. Vastavalt sellele, maht reaktiivsed gaasid on üksteise samuti maht saadud gaasilised saadused tervikuna vähesel arvul.

Gay-Lussaci avastatud seadus selgitab 1811. aastal pisut hiljem avastatud seadust Itaalia teadlane Amedeo Avogadro. Selles on öeldud, et võrdsetel tingimustel (rõhk ja temperatuur) sama mahu gaasides esineb sama molekulide arv.

Avogadro seadusest tulenevad kaks olulist tagajärge. Esimene on see, et samadel tingimustel on ühe mooli igast gaasist võrdne maht. Normaaltingimustes (mis on temperatuur 0 ° C ja rõhk 101.325 kPa) mis tahes mõõtetulemus on 22,4 liitrit. Selle seaduse teine tagajärg on järgmine: võrdsetel tingimustel võrdub sama mahu gaaside masside suhe nende molaarmasside suhtega .

On veel üks seadus, mida tuleb mainida. Räägime sellest lühidalt.

Perioodiline seadus ja tabel

DI Mendeleyev, kes põhines elementide keemilistel omadustel ja aatomi-molekulaarteooriatel, avastas selle õiguse. See sündmus toimus 1. märtsil 1869. Perioodiline seadus on üks tähtsamaid olemusi. Seda saab formuleerida järgmiselt: elementide omadused ja nende moodustavad komplekssed ja lihtsad ained on perioodiliselt sõltuvad aatomite tuumade laengust.

Perioodiline tabel, mille Mendelejev lõi, koosneb seitsmest perioodist ja kaheksa rühma. Rühmasid nimetatakse vertikaalseteks veergudeks. Igaühe sees olevad elemendid on sarnased füüsikalised ja keemilised omadused. Rühm omakorda jaguneb alarühmadeks (peamine ja külgne).

Selle tabeli horisontaalseid ridu nimetatakse perioodideks. Neis asuvad elemendid on erinevad, kuid neil on ühine asjaolu - et nende viimased elektronid paiknevad samal energiatasemel. Esimesel perioodil on ainult kaks elementi. See on vesinik H ja heelium He. Teises ajavahemikus on saadaval kaheksa elementi. Neljandal on juba 18 aastat. Mendelejev tähistas seda perioodi esimese suurena. Viiendas on ka 18 elementi, mille struktuur on sarnane neljandale elemendile. Kuues - 32 elementi. Seitsmes ei ole lõpetatud. See periood algab Prantsusmaa (Fr). Võime eeldada, et see sisaldab 32 elementi, samuti kuuendat. Siiani on ainult 24 leitud.

Aruande reegel

Vastavalt katse reeglile kipuvad kõik elemendid omandama elektroni või kaotama selle, et saada nende jaoks kõige lähemal asuva väärisgaasi 8-elektroni konfiguratsioon. Ionisatsioonenergia on energiakogus, mis on vajalik elektroni eraldamiseks aatomist. Dekreedi reegel näeb ette, et kui perioodiline tabel liigub vasakult paremale, on elektroni lahutamiseks vaja rohkem energiat. Seetõttu jäävad vasakpoolse elemendi elemendid kaotama. Vastupidi, need, kes on paremal, soovivad seda omandada.

Kirjeldati lühidalt keemia seadusi ja põhimõisteid. Loomulikult on see ainult üldine teave. Ühe artikli raames pole võimalik sellist tõsist teadust üksikasjalikult kirjeldada. Keemia põhikontseptsioonid ja -seadused, mis on kokkuvõtlikult esitatud käesolevas artiklis, on alles lähtepunkt edasiseks uurimiseks. Lõppude lõpuks on selles teaduses palju sektsioone. Näiteks on tegemist orgaanilise ja anorgaanilise keemiaga. Selle teaduse iga osa põhijäreid saab uurida väga pikka aega. Kuid need, mis on esitatud eespool, on seotud üldiste küsimustega. Seetõttu võime öelda, et need on orgaanilise keemia ja anorgaanilise keemia põhimõisted.