Chimica: concetti, definizioni, i termini e le leggi di base

Chimica, concetti di base che riteniamo – è la scienza che studia le sostanze e le loro trasformazioni che si verificano con il cambiamento di struttura e composizione, e quindi le proprietà. In primo luogo, è necessario definire cosa si intende per un termine come "sostanza". Se ne parliamo in senso lato, si tratta di una forma di materia che ha una massa di riposo. Sostanza è qualunque particella elementare, per esempio, il neutrone. In chimica, il termine è usato in senso stretto.

Per iniziare con una breve descrizione dei principali termini e concetti della chimica, teoria atomica molecolare. Dopo di che, li, nonché presentare alcune importanti leggi di questa scienza spiegheremo.

Concetti di base della chimica (materia, atomi, molecole) sono familiari a tutti noi dalla scuola. Segue una breve descrizione di essi, così come altri termini, e fenomeni meno evidenti.

atomi

Prima di tutto, tutte le sostanze che si studiano in chimica, composti da piccole particelle, chiamati atomi. I neutroni non sono gli stessi oggetto di studio di questa scienza. Va inoltre detto che gli atomi possono unirsi tra loro, formando così legami chimici. Per rompere questa connessione, necessaria dispendio di energia. Pertanto, gli atomi nelle condizioni normali non esistono singolarmente (tranne "gas nobile"). Essi sono collegati tra loro almeno a coppie.

movimento termico continuo

moto termico continuo delle particelle sono caratterizzati da ciò che la chimica studiare. I concetti di base di questa scienza non può spiegare, non parlarne. Con movimento continuo energia cinetica media è proporzionale alla temperatura della particella (anche se va notato che l'energia a differenti particelle discrete). Ekin = kT / 2, dove k – è la costante di Boltzmann. Questa formula è valida per qualsiasi tipo di movimento. Poiché TKIN = ^{2/2 mV,} il moto delle particelle massive più lentamente. Ad esempio, se la temperatura è la stessa, la molecola di ossigeno in movimento media a 4 volte più lento molecole di carbonio. Questo perché la loro massa è più di 16 volte. Il movimento è oscillante, traslazionale e rotazionale. Oscillante osservata in sostanze liquide e solide e gassose. Ma la traslazione e di rotazione più facilmente effettuate nel gas. Nei liquidi, è più difficile, e nei solidi – ancora più difficile.

molecole

Continuiamo a descrivere i concetti e le definizioni della chimica di base. Se gli atomi sono combinati tra loro, formando un piccolo gruppo (chiamato molecole), tali gruppi sono coinvolti nel moto termico, che agisce come un'unità. Fino a 100 atomi presenti nelle molecole tipiche, e il loro numero è i cosiddetti composti ad alto peso molecolare possono essere fino a 105.

sostanze non molecolari

Tuttavia, gli atomi sono spesso combinati in un grande numero di bande da 107 a 1027. In questa forma sono praticamente non partecipano più in moto termico. Queste associazioni hanno poca somiglianza con la molecola. Sono più come pezzi di un solido. Tali sostanze sono chiamate non molecolare. In questo caso, il moto termico viene effettuato all'interno del pezzo, e lui può volare come molecola. V'è una zona di transizione e formati, che comprende associazioni composte di atomi in una quantità da 105 a 107. Queste particelle sono o molecole molto grandi o piccoli sono granelli di polvere.

ioni

Va notato che gli atomi e gruppi possono avere una carica elettrica. In questo caso sono chiamati ioni in questa scienza, come la chimica, concetti di base di cui stiamo studiando. Poiché le cariche si respingono sempre tra loro, una sostanza che è presente un eccesso sostanziale di una o l'altra delle cariche può non essere stabile. Le cariche negative e positive sono sempre alternate nello spazio. Ma in generale, la sostanza è elettricamente neutro. Si noti che le cariche che sono considerati grandi elettrostatica, dal punto di vista della chimica sono trascurabili (a 105-1015 atomi – 1e).

Oggetti di studio nel campo della chimica

È necessario precisare che gli oggetti di studio in chimica sostengono i fenomeni, che non sorgono, e non abbattere gli atomi, ma solo riorganizzare, che è collegato in modo nuovo. Alcuni legami sono rotti, altri si formano come risultato. In altre parole, le nuove sostanze compaiono dagli atomi del precedente nella composizione dei materiali di partenza. Se gli atomi ei vincoli esistenti vengono memorizzati (ad esempio, l'evaporazione di composti molecolari), questi processi riguardano lo studio di più chimica e fisica molecolare. Nel caso in cui si formano o rotti atomi, è uno studio del soggetto della fisica nucleare o atomica. Tuttavia, il confine tra la chimica e fenomeni fisici sfocata. Dopo la divisione della scienza in condizione separata, mentre la natura indivisibile. Pertanto, la conoscenza chimici molto utile della fisica.

Concetti di base della chimica ci sono stati brevemente delineati. Ora vi offriamo più da considerare loro.

Per saperne di più atomi

Atomi e molecole – è qualcosa con cui molte persone chimica associato. Concetti fondamentali, questi devono essere chiaramente definiti. Il fatto che esistano gli atomi, duemila anni fa, è stato un colpo di genio da indovinare. Poi, nel 19 ° secolo, gli scienziati sono stati dati sperimentali (ancora indiretto). Stiamo parlando di molteplici relazioni Avogadro leggi composizione costanza (di seguito esaminiamo questi concetti di base della chimica). Atom continuare ad esplorare nel 20 ° secolo, quando c'era già un sacco di prove sperimentali dirette. Erano basati su spettroscopia, per la diffusione di raggi X, particelle alfa, neutroni, elettroni, ecc La dimensione di queste particelle è di circa 1 E = 1 ° ^-10 m Peso – .. Circa 10 ^-27 – 10 ^-25 kg. Al centro delle particelle è nucleo intorno al quale gli elettroni si muovono alla carica negativa carica positiva. dimensione del kernel è di circa 10 a ¹⁵ m. Risulta che determina le dimensioni del guscio elettronico dell'atomo, ma in questo caso il suo peso è quasi interamente concentrata nel nucleo. Un'altra definizione dovrebbe essere introdotto, considerando i concetti di base della chimica. elemento chimico – un tipo di atomi, carica del nucleo è identica.

Spesso si verifica atomo determinazione come sostanza minuto particelle chimicamente indivisibile. Come capire il "chimico"? Come abbiamo detto, la divisione dei fenomeni in prova fisica e chimica. Ma, naturalmente, l'esistenza degli atomi. Pertanto, per determinare la chimica meglio attraverso di loro, e non viceversa, gli atomi attraverso la chimica.

legame chimico

Questo è così che gli atomi sono tenuti insieme. Non permette loro di volare a parte sotto l'influenza di moto termico. Ecco le principali caratteristiche delle obbligazioni – è internucleare distanza ed energia. Questo è anche i concetti di base della chimica. La lunghezza di legame viene determinata sperimentalmente con una sufficientemente elevata precisione. Energia – anche, ma non sempre. Ad esempio, è impossibile determinare oggettivamente ciò che è in relazione a una comunicazione separata in una molecola complessa. Tuttavia, l'energia di atomizzazione della sostanza richiesta di rompere tutti i collegamenti esistenti è sempre determinato. Conoscendo la lunghezza del collegamento, è possibile determinare quali sono collegati gli atomi (hanno una breve distanza), e che cosa – no (distanza più lunga).

Il numero di coordinazione e coordinamento

Concetti di base della chimica analitica includono questi due termini. Che cosa significano? Ammettiamolo.

Il numero di coordinazione è il numero di vicini più vicini di quel particolare atomo. In altre parole, il numero di coloro con cui è legato chimicamente. Il coordinamento è una posizione reciproca, il tipo e il numero di vicini di casa. In altre parole, questo concetto è più significativo. Ad esempio, il numero di coordinazione di molecole di azoto caratteristici di ammoniaca e acido nitrico, lo stesso – 3. Tuttavia, essi hanno coordinamento diverso – è non planare e piatto. Viene determinato indipendentemente dalla natura della connessione tra le rappresentazioni, mentre lo stato di ossidazione e valenza – la nozione di condizionale, che vengono creati per avanzare di prevedere il coordinamento e la composizione.

Determinazione della molecola

Abbiamo già toccato questo concetto, considerando i concetti di base e le leggi della chimica brevemente. Ora soffermarsi su di esso in modo più dettagliato. Nel testo frequente determinazione della molecola come particelle sostanza inferiore neutre, che ha le sue proprietà chimiche, e può esistere indipendentemente. Va notato che questa definizione è attualmente fuori moda. In primo luogo, il fatto che tutti i fisici e chimici riferiscono ad una molecola, proprietà della sostanza non vengono salvati. L'acqua si dissocia, ma richiede almeno 2 molecole. Il grado di dissociazione dell'acqua – è di 10 ^-7. In altre parole, questo processo può essere soggetto ad una sola molecola di 10 milioni. Se si dispone di una singola molecola, o c'è addirittura un centinaio, non è possibile ottenere un'idea della sua dissociazione. Il fatto che gli effetti termici delle reazioni chimiche in genere includono l'energia di interazione tra le molecole. Pertanto, non può essere trovato su uno di essi. E le proprietà chimiche e fisiche delle sostanze molecolari possono essere determinati soltanto da un grande gruppo di molecole. In aggiunta, ci sono agenti che sono in grado di esistere in proprio, "più piccole" particelle indefinitamente grande e molto diverso da molecole convenzionali. La molecola è essenzialmente un gruppo di atomi non sono elettricamente cariche. Nel caso particolare, può essere un atomo, per esempio, Ne. Questo gruppo deve essere in grado di partecipare alla diffusione, così come in altri tipi di movimento termico, che agisce come un'unità.

Come si può vedere, non è così semplice concetti di base della chimica. La molecola – è qualcosa che dovrebbe essere considerato con attenzione. Essa ha le sue proprietà, e peso molecolare. A proposito di quest'ultimo che oggi discutiamo.

massa molecolare

Come determinare il peso molecolare del esperienza? Un modo – basata sulla legge di Avogadro, la densità relativa del vapore. Il metodo più preciso è la spettrometria di massa. Electron eliminato della molecola. L'ione risultante viene prima dispersa in un campo elettrico e quindi deviato dal suo percorso magnetico. Carica di rapporto di massa è determinata dalla grandezza della deviazione. Ci sono anche metodi basati sulle proprietà che hanno soluzioni. Tuttavia molecola in tutti questi casi deve necessariamente essere in movimento – nella soluzione sotto vuoto ad un gas. Se non si muovono, non è possibile determinare in modo oggettivo il loro peso. E la loro stessa esistenza in questo caso è difficile da rilevare.

Caratteristiche di sostanze non molecolari

Parlando di loro dicono che essi sono composti da atomi, molecole e non. Tuttavia, lo stesso vale per quanto riguarda i gas nobili. Questi atomi si muovono liberamente, così meglio assumere loro molecole monovalenti. Tuttavia, questo non è importante. È importante che le sostanze non-molecolari, c'è un sacco di atomi, che sono collegati insieme. Va notato che la divisione di tutte le sostanze molecolare e non molecolare insufficiente. La divisione del collegamento più significativo. Si consideri, ad esempio, la differenza nelle proprietà di grafite e diamante. Entrambi sono carbonio, ma il primo – morbido, e la seconda – un solido. In cosa differiscono le une dalle altre? La differenza è solo nella loro connettività. Se consideriamo la struttura di grafite, possiamo vedere che esistono rapporti forti solo in due dimensioni. Ma nel terzo molto significativi distanze interatomiche, quindi, v'è un forte legame. La grafite è facile scivolare e dividere lungo questi strati.

struttura connettività

Altrimenti, è chiamato una dimensione spaziale. Esso rappresenta il numero di dimensioni dello spazio, caratterizzato dal fatto che questi continui (quasi infinito) di sistema scheletro (forti legami). I valori che può assumere, – 0, 1, 2 e 3. Pertanto, è necessario distinguere la, laminati, e catena di isole (molecolare) Struttura tridimensionale collegato.

Legge delle proporzioni definite

Abbiamo già appreso i concetti di base della chimica. Il materiale è stato brevemente considerato da noi. Ora dire circa la legge che si applica ad esso. Di solito è formulato come segue: ogni singolo componente (cioè pulito), indipendentemente dal modo in cui è stato ottenuto, ha la stessa composizione qualitativa e quantitativa. Ma che cosa significa il concetto di "sostanza pura"? Ammettiamolo.

Duemila anni fa, quando la struttura delle sostanze non possono essere metodi più diretti per studiare quando non c'erano nemmeno i concetti chimiche di base e le leggi della chimica, a noi familiari, è stato stabilito in modo descrittivo. Ad esempio, l'acqua – è un liquido che costituisce la base di mari e fiumi. Non ha odore, colore, sapore. Ha un tale punto di fusione e di congelamento, da esso è blu solfato di rame. L'acqua salata è perché non è pulito. Tuttavia, i sali possono essere separati per distillazione. In questo modo, il metodo descrittivo, ha determinato i concetti chimiche di base e le leggi della chimica.

Per gli scienziati al momento non era ovvio che il liquido che viene evidenziato in vari modi (bruciando idrogeno solfato disidratazione, distillazione acqua di mare), ha la stessa composizione. Grande scoperta nel campo della scienza è stata la prova di questo fatto. E 'diventato chiaro che il rapporto tra ossigeno e idrogeno non può essere modificato senza intoppi. Ciò significa che gli elementi sono costituiti da atomi – porzioni indivisibile. Così sono stati preparati composti della formula, e anche motivate scienziati rappresentazione di molecole.

Al giorno d'oggi qualsiasi sostanza esplicitamente o implicitamente determinato in primo luogo sostiene piuttosto che di fusione, il gusto o colore. Acqua – H ₂ O. Se ci sono altre molecole, che non sarà più pulita. Di conseguenza, la sostanza molecolare pura è uno che è composto da un solo tipo di molecole.

Tuttavia, in questo caso, sia con elettroliti? Dopo tutto, essi comprendono gli ioni sono presenti, non solo le molecole. Abbiamo bisogno di essere più stretta definizione. sostanza molecolare pura è uno che è composto da molecole di un tipo, ed eventualmente anche prodotti reversibili della loro rapida conversione (unioni isomerizzazione, dissociazione). La parola "veloce" in questo contesto significa che su questi prodotti, non possiamo eliminare, immediatamente riappaiono. La parola "reversibile" indica che la conversione non viene portato a termine. Se notificato, allora è meglio dire che è instabile. In questo caso non è una sostanza pura.

La legge della conservazione della massa della materia

Questa legge ha fin dai tempi antichi stati conosciuti in forma metaforica. Essa ha dichiarato che la questione non può essere creato e indistruttibile. Poi è arrivata la sua formulazione quantitativa. In base a questo, il peso (e la fine del 17 ° secolo – peso) è una misura della quantità di sostanza.

La legge in forma consueta è stato aperto nel 1748 Lomonosov. Nel 1789, ha aggiunto Lavoisier, uno scienziato francese. Contemporaneo sua formulazione è la seguente: la massa delle sostanze entrare in reazione chimica è uguale alla massa di sostanze che ne derivano.

la legge di Avogadro, la legge dei gas rapporti volumetrici

L'ultima è stata formulata nel 1808 da JL Gay-Lussac, scienziato francese. Attualmente questa legge è chiamata legge di Gay-Lussac. Secondo essa, il volume di gas reattivi sono tra loro nonché al volume dei prodotti gassosi risultanti nel suo complesso piccole quantità.

Modello, che ha trovato Gay-Lussac, spiega la legge, che è stato aperto un po 'più tardi, nel 1811, Amedeo Avogadro, uno scienziato italiano. Si precisa che a parità di condizioni (pressione e temperatura) nei gas avente lo stesso volume, lo stesso numero di molecole presenti.

Due importanti conseguenze seguono dalla legge di Avogadro. Il primo consiste nel fatto che in condizioni identiche, una mole di qualsiasi gas occupa volume uguale. Spostamento sia in condizioni normali (che sono la temperatura a 0 ° C e 101.325 kPa) era 22,4 litri. La seconda conseguenza di questa legge come segue: il rapporto in peso dei gas aventi la stessa quantità a parità di condizioni, pari al rapporto tra la loro massa molare.

C'è un'altra legge, che certamente bisogno di essere menzionato. Vi raccontarvi brevemente.

legge periodica e tavolo

D. I. Mendeleev, in base alle proprietà chimiche degli elementi e gli scienziati atomici e molecolari che hanno scoperto questa legge. Questo evento ha avuto luogo 1 marzo 1869 periodica legge è uno dei più importanti in natura. Può essere riportati come segue: proprietà degli elementi formati da sostanze complesse e semplici e hanno una dipendenza periodica sulle cariche dei nuclei degli atomi.

tavola periodica, che è stato creato da Mendeleev, consiste di sette periodi e otto gruppi. Gruppi chiamati sue colonne verticali. Elementi all'interno di ciascuna di esse hanno simili proprietà fisiche e chimiche. Il gruppo, a sua volta, è suddiviso in sottogruppi (principali e laterali).

Le righe orizzontali in questa tabella si riferiscono ai periodi. Gli elementi che sono in essi, si differenziano tra di loro, ma loro hanno in comune – il fatto che i loro ultimi elettroni allo stesso livello di energia. Nel primo periodo sono solo due elementi. H è idrogeno ed elio He. Gli otto elementi sono nel secondo periodo. Nel quarto di loro già 18. Mendeleev designato questo punto come primo grande. Negli elementi quinto e 18, la sua struttura è simile alla quarta. Come parte del sesto – 32 elementi. Il settimo non è finito. Questo periodo inizia con la French (Fr). Possiamo supporre che conterrà 32 elementi, così come sesto. Tuttavia, finora solo 24 lo giudicano.

regola otketa

Secondo la regola otketa tutti gli elementi tendono ad acquisire un elettrone o perdere in modo da avere una configurazione a 8 elettroni del gas nobile più vicina. L'energia di ionizzazione – è la quantità di energia richiesta per separare l'elettrone dall'atomo. regola Otketa afferma che quando ci si sposta da sinistra a destra sulla tavola periodica avete bisogno di più energia per rimuovere un elettrone. Pertanto, gli elementi che si trovano sul lato sinistro, mirano a garantire che perdono un elettrone. Al contrario, quelli situati sul lato destro, desiderosi di acquistare essa.

Leggi e i concetti di base della chimica, abbiamo brevemente delineato. Naturalmente, questo è solo informazioni di carattere generale. In un articolo è impossibile parlare di una scienza seria come in dettaglio. Concetti di base e le leggi della chimica come descritto in questo articolo – è un punto di partenza per ulteriori studi. Dopo tutto, in questa scienza ci sono molte sezioni. C'è, per esempio, organica e inorganica. Concetti di base di ciascuna delle sezioni di questa scienza possono essere studiati per un lungo periodo. Ma quelli sopra descritti, fare riferimento a questioni di carattere generale. Pertanto, si può dire che questi sono i concetti di base della chimica organica, così come inorganico.