Chimie: concepte de bază, definiții, termeni și legi

Chimie, concepte de bază pe care le considerăm - este știința care studiază substanțele și transformările lor care apar cu modificarea structurii și compoziției, și, prin urmare proprietățile. În primul rând, aveți nevoie pentru a defini ce se înțelege printr-un termen cum ar fi „substanță“. Dacă vorbim despre asta într-un sens larg, este o formă de materie, care are o masă de repaus. Substanța este orice particulă elementară, de exemplu, neutronul. În chimie, termenul este folosit într-un sens mai restrâns.

Pentru a începe cu o scurtă descriere a principalilor termeni și concepte ale chimiei, teoria atomo-moleculară. După aceea, le-am, precum si prezenta unor legi importante ale acestei științe explica.

Concepte de bază ale chimiei (materie, atomi, molecule) sunt familiare pentru noi toți de la școală. Mai jos este o scurtă descriere a acestora, precum și alte fenomene, termeni și mai puțin evidente.

atomi

În primul rând, toate substanțele care sunt studiate în chimie, compuse din particule mici, numite atomi. Neutronii nu sunt același obiect de studiu al acestei științe. De asemenea, trebuie spus că atomii se pot uni una cu cealaltă, formând astfel legături chimice. Pentru a rupe acest sens, cheltuielile de energie necesară. Prin urmare, atomii în condiții normale nu există în mod individual (cu excepția „gaz nobil“). Acestea sunt conectate între ele, cel puțin în perechi.

mișcarea termică continuă

mișcare termică continuă a particulelor sunt caracterizate prin tot ceea ce chimia studiază. Conceptele de bază ale acestei științe nu poate explica, nu vorbesc despre asta. Cu mișcare continuă energie cinetică medie este proporțională cu temperatura particulei (deși trebuie menționat faptul că energia la diferite particule discrete). Ekin = kT / 2, unde k - este Boltzmann. Această formulă este valabilă pentru orice fel de mișcare. Deoarece Tkin = mV ^2/2, mișcarea particulelor masive mai lent. De exemplu, în cazul în care temperatura este aceeași, molecula de oxigen în mișcare medie până la 4 ori mai lent decât moleculele de carbon. Acest lucru se datorează faptului că masa lor este mai mult de 16 de ori. Mișcarea este oscilant, de translație și de rotație. Oscilând observate la substanțe lichide și solide și gazoase. Dar translațională și de rotație efectuat cel mai ușor în gazul. În lichide, este mai dificil, iar în solide - chiar mai dificil.

molecule

Vom continua să descrie conceptele de bază și definițiile chimiei. În cazul în care atomii sunt combinate între ele, formând un grup mic (numite molecule), astfel de grupuri sunt implicate în mișcarea termică, care acționează ca o unitate. Până la 100 de atomi prezente în molecule tipice, iar numărul lor este așa-numiții compuși moleculari mari pot fi de până la 105.

substanțe non-moleculare

Cu toate acestea, atomii sunt adesea combinate într-un număr foarte mare de benzi de la 107 la 1027. În această formă acestea sunt, practic, nu mai participă la mișcarea termică. Aceste asociații au puține asemănări cu molecula. Ele sunt mai mult ca piesele unui solid. Aceste substanțe sunt numite non-moleculare. În acest caz, mișcarea termică este realizată în interiorul piesei, și el poate zbura ca molecula. Există o regiune și dimensiuni de tranziție, care include asociații compuse din atomi într-o cantitate de la 105 la 107. Aceste particule sunt fie molecule foarte mari sau sunt boabe mici de pulbere.

ionii

Trebuie remarcat faptul că atomii și grupurile pot să posede o sarcină electrică. În acest caz, acestea se numesc ioni în această știință, cum ar fi chimie, concepte de bază din care le studiaza. Deoarece taxele ca se resping întotdeauna reciproc, o substanță care este prezent un exces substanțial de una sau alta dintre sarcinile nu pot fi stabile. Acuzațiile negative și pozitive sunt întotdeauna alternativ în spațiul. Dar, în general, substanța este neutră din punct de vedere electric. Rețineți că taxele care sunt considerate mari în Electrostatica, din punct de vedere al chimiei sunt neglijabile (la 105-1015 atomi - 1e).

Obiecte de studiu în chimie

Este necesar să se clarifice faptul că obiectele de studiu în chimie susțin fenomenele, care nu apar, și nu se descompun atomii, ci doar rearanja, care este conectat într-un mod nou. Unele obligațiuni sunt rupte, altele sunt formate ca rezultat. Cu alte cuvinte, noile substanțe apar din atomii dintâi în compoziția materiilor prime. Dacă sunt stocate atomii și legăturile existente între ele (de exemplu, evaporarea compușilor moleculari), aceste procese se referă la studiul mai chimie si fizica moleculara. În cazul în care sunt formate sau rupte atomii, acesta este un studiu al subiectului fizicii nucleare sau atomice. Cu toate acestea, granița dintre chimice și fenomenele fizice neclare. După împărțirea științei în condiționată separat, în timp ce caracterul indivizibil. De aceea, cunoașterea chimiști foarte util al fizicii.

Concepte de bază ale chimiei am fost prezentate pe scurt. Acum va oferim mai mult să le ia în considerare.

Cititi mai multe despre atomi

Atomii și moleculele - este ceva cu care mulți oameni chimie asociat. Concepte de bază, acestea trebuie să fie clar definite. Faptul că există atomi, în urmă cu două mii de ani, a fost un accident vascular cerebral de geniu pentru a ghici. Apoi, în secolul al 19-lea, oamenii de știință au fost date experimentale (încă indirect). Este vorba despre relații multiple Avogadro legi compoziția constanță (de mai jos ne uităm la aceste concepte de bază ale chimiei). Atom continua să exploreze în secolul 20, când a existat deja o mulțime de dovezi experimentale directe. Ei s- au bazat pe spectroscopie, pentru împrăștierea de raze X, particule alfa, neutroni, electroni, etc. Dimensiunea acestor particule este de aproximativ 1 E = 1 ° ^-10 m Greutatea - .. Aproximativ 10 ^-27 - 10 ^{-25 kg.} În centrul particulelor este încărcat pozitiv de bază în jurul căreia electronii se deplasează la sarcina negativa. Dimensiunea Kernel este de aproximativ 10 pana la ¹⁵ m. Se pare că determină dimensiunea învelișului de electroni al atomului, dar în acest caz , greutatea sa este concentrată aproape în întregime în nucleu. Ar trebui introdusă o altă definiție, având în vedere conceptele de bază ale chimiei. Element chimic - un tip de atomi, responsabil de nucleul de care este identic.

Ea apare adesea atom determinare ca o substanță minut particule chimic indivizibil. Cum să înțeleagă „chimice“? Așa cum am observat, divizarea fenomenelor în probațiune fizice și chimice. Dar, desigur, existența atomilor. Prin urmare, pentru a determina o mai bună chimie prin ele, și nu invers, atomii prin chimie.

Legătura chimică

Aceasta este, astfel încât atomii sunt ținute împreună. Ea nu le permite să zboare în afară sub influența mișcării termice. Iată principalele caracteristici ale obligațiuni - este distanța și energia internuclear. Aceasta este, de asemenea, conceptele de bază ale chimiei. Lungimea legăturii este determinată experimental, cu o precizie suficient de ridicată. Energie - de asemenea, dar nu întotdeauna. De exemplu, este imposibil să se determine în mod obiectiv ceea ce este în legătură cu o comunicare separată într-o moleculă complexă. Cu toate acestea, energia atomizare a substanței necesară pentru a rupe toate legăturile existente este întotdeauna determinată. Cunoscând lungimea conexiunii, puteți stabili care sunt conectate atomi (care au o distanță scurtă), și ceea ce - nu (mai distanta).

Numărul de coordonare și de coordonare

Concepte de bază ale chimiei analitice includ acești doi termeni. Ce înseamnă? Să recunoaștem.

Numărul de coordonare este numărul de vecini apropiați de acel atom particular. Cu alte cuvinte, numărul celor cu care este legat chimic. Coordonarea este o poziție reciprocă, tipul și numărul de vecini. Cu alte cuvinte, acest concept este mai semnificativ. De exemplu, numărul de coordonare al moleculelor de azot caracteristice de amoniac și acid azotic, aceeași - 3. Cu toate acestea, ele au o coordonare diferită - este non-plană și plană. Acesta este determinat, indiferent de natura legăturii dintre reprezentări, în timp ce starea de oxidare și valența - noțiunea de condiționată, care sunt create pentru a avansa pentru a prezice coordonarea și compoziția.

Determinarea moleculei

Ne-am atins deja acest concept, luând în considerare conceptele de bază și legile chimiei pentru scurt timp. Acum locuiesc pe ea mai în detaliu. În manualele de determinare frecventă a moleculei ca particule de substanță neutră inferior, care are proprietățile sale chimice și pot exista independent. Trebuie remarcat faptul că această definiție este în prezent de actualitate. În primul rând, faptul că toți fizicienii și chimiștii se referă la o moleculă, proprietățile substanței nu sunt salvate. Apa disociază, dar este nevoie de cel puțin 2 molecule. Gradul de disociere a apei - este de 10 ^-7. Cu alte cuvinte, acest proces poate fi supus unei singure molecule de 10 milioane. Dacă aveți o singură moleculă, sau există chiar o sută, nu puteți obține o idee de disociere sale. Faptul că efectele termice ale reacțiilor chimice includ, în general energia de interacțiune dintre molecule. Prin urmare, acestea nu pot fi găsite pe una dintre ele. Și proprietăți fizice și chimice ale substanțelor moleculare pot fi determinate numai de un grup mare de molecule. În plus, există agenți care sunt capabili să existe pe cont propriu, „cea mai mică“ particula pe termen nelimitat mare și foarte diferit de molecule convenționale. Molecula este în esență un grup de atomi care nu sunt încărcate electric. În cazul particular, acesta poate fi un atom, de exemplu, Ne. Acest grup trebuie să poată participa la difuzarea, precum și în alte tipuri de mișcare termică, care acționează ca o unitate.

După cum puteți vedea, nu este atât de simplu concepte de bază ale chimiei. Molecula - este ceva care ar trebui să fie luate în considerare cu atenție. Ea are propriile sale proprietăți, și greutate moleculară. Despre acesta din urmă vom discuta acum.

masă moleculară

Cum de a determina greutatea moleculară a experienței? O modalitate - pe baza legii lui Avogadro, densitatea relativă a aburului. Cea mai bună metodă este de spectrometrie de masă. Electron scos din molecula. Ionul rezultat este mai întâi dispersată într-un câmp electric și apoi deviate de calea magnetic. Charge raportul de masă este determinată de magnitudinea abaterii. Există, de asemenea, metode bazate pe proprietățile care au soluții. Totuși molecula în toate aceste cazuri, trebuie neapărat să fie în mișcare - în soluția sub vid la un gaz. În cazul în care nu se mișcă, este imposibil să se calculeze în mod obiectiv greutatea lor. Și însăși existența lor, în acest caz, este dificil de detectat.

Caracteristici de substanțe non-moleculare

Vorbind despre ei spun că acestea sunt compuse din atomi, molecule nu. Cu toate acestea, același lucru este valabil și în ceea ce privește gazele nobile. Acești atomi se miște liber, deci mai bine presupunem moleculele lor monohidroxilici. Cu toate acestea, acest lucru nu este important. Este important ca substanțele non-moleculare, există o mulțime de atomi, care sunt legate între ele. Trebuie remarcat faptul că divizarea tuturor substanțelor moleculare și non-moleculare insuficiente. Împărțirea conexiunii mai semnificative. Să considerăm, de exemplu, diferența în proprietățile grafit și diamant. Ambele sunt carbon, dar primul - moale, iar al doilea - un solid. Cum se deosebesc unul de altul? Diferența este doar în conectivitatea lor. Dacă luăm în considerare structura de grafit, putem vedea că există relații puternice doar în două dimensiuni. Dar, în a treia distanțele interatomice foarte semnificative, prin urmare, există o legătură puternică. Grafitul este ușor să alunece și să împartă de-a lungul acestor straturi.

structura de conectivitate

În caz contrar, aceasta se numește o dimensiune spațială. Acesta reprezintă numărul de dimensiuni ale spațiului, caracterizat prin aceea că aceste (aproape infinit) de sistem schelet (legături puternice) continue. Valorile pe care le poate lua, - 0, 1, 2 și 3. De aceea, este necesar să se distingă, laminatele, și lanțul de insule structura conectate tridimensional (molecular).

Legea de proporții definite

Am învățat deja conceptele de bază ale chimiei. Materialul a fost considerat de către noi pentru scurt timp. Acum spune despre legea care se aplică acestuia. De obicei, aceasta este formulată după cum urmează: orice componentă unică (adică, curat), indiferent de modul în care a fost obținut, are aceeași compoziție calitativă și cantitativă. Dar ceea ce face conceptul de „substanță pură“? Să recunoaștem.

În urmă cu două mii de ani, atunci când structura substanțelor care nu pot fi mai multe metode directe de a studia atunci când nici măcar nu erau concepte chimice de bază și legile chimiei, familiare pentru noi, a fost determinată în mod descriptiv. De exemplu, apa - este un lichid care constituie baza mărilor și râurilor. Nu are nici un miros, culoare, gust. Ea are un astfel de punct de topire și de congelare, de culoare albastră este sulfatul de cupru. Apa sărată se datorează faptului că nu este curat. Cu toate acestea, sărurile pot fi separate prin distilare. Ca și aceasta, metoda descriptivă, determinată conceptele chimice de bază și legile chimiei.

Pentru oamenii de știință de la momentul în care nu a fost evident că lichidul care este evidențiat în diferite moduri (prin arderea hidrogenului sulfat de deshidratare, distilare cu apă de mare), are aceeași compoziție. mare descoperire în domeniul științei a fost dovada acestui fapt. A devenit clar faptul că raportul dintre oxigen și hidrogen nu pot fi schimbate fără probleme. Aceasta înseamnă că elementele constau din atomi - porțiuni indivizibile. Astfel, au fost preparați compuși cu formula și, de asemenea fundamentate reprezentare oameni de știință de molecule.

În prezent, orice substanță determinată în mod explicit sau implicit, în principal, susține, mai degrabă decât de topire, gustul sau culoarea. Apa - H ₂ O. Dacă există alte molecule, ea nu va mai fi curat. Prin urmare, substanța moleculară pură este una care este compusă dintr-un singur tip de molecule.

Cu toate acestea, în acest caz, să fie cu electroliti? La urma urmelor, acestea includ ionii sunt prezenți, nu numai molecule. Trebuie să fim definiție mai stricte. substanță moleculară pură este una care este compus din molecule de un singur tip, și, posibil, produse reversibile conversie rapidă a acestora (uniuni izomerizare de disociere). Cuvântul „rapid“, în acest context, înseamnă că pe aceste produse, nu putem scăpa de, ele reapar imediat. Cuvântul „reversibil“ indică faptul că transformarea nu este adus la capăt. Dacă primiți o notificare, atunci este mai bine să spun că este instabil. În acest caz, nu este o substanță pură.

Legea conservării masei de materie

Această lege are încă din cele mai vechi timpuri a fost cunoscut sub formă metaforică. Acesta a declarat că problema nu poate fi creat și indestructibilă. Apoi a venit formularea sa cantitativă. Potrivit acesteia, greutatea (și secolul al 17-lea - greutate) este o măsură a cantității de substanță.

Legea în forma obișnuită a fost deschis în 1748 Lomonosov. În 1789, ea a adăugat Lavoisier, un om de știință francez. Contemporary formularea acestuia este după cum urmează: masa substanțelor care intră în reacție chimică este egală cu masa substanțelor care rezultă din aceasta.

legea lui Avogadro, legea gazelor relații volumetrice

Ultimul dintre ele a fost formulată în 1808 de către JL Gay-Lussac, omul de știință francez. În prezent, această lege se numește legea Gay-Lussac. Conform acestuia, volumul de gaze reactive sunt unul cu altul precum și volumul produselor gazoase rezultate ca un număr întreg mic.

Model, care a găsit Gay-Lussac, explică legea, care a fost deschis un pic mai târziu, în 1811, Amedeo Avogadro, un om de știință italian. Acesta prevede că, în condiții egale (presiune și temperatură) în gazele având același volum, același număr de molecule prezente.

Două consecințe importante decurg din legea lui Avogadro. Primul constă în faptul că, în condiții identice, un mol de orice gaz ocupă volum egal. Deplasarea fie în condiții normale (care sunt temperatura de 0 ° C și 101,325 kPa) a fost de 22,4 litri. A doua consecință a acestei legi , după cum urmează: raportul de greutate al gazelor având aceeași valoare în condiții egale, egală cu raportul dintre lor masa molară.

Există o altă lege, care cu siguranță trebuie să fie menționate. Vă vom spune despre el pe scurt.

drept periodice și de masă

D. I. Mendeleev, pe baza proprietăților chimice ale elementelor și oamenii de știință atomice și moleculare care au descoperit această lege. Acest eveniment a avut loc o martie 1869 Legea periodică este una dintre cele mai importante în natură. Se poate spune astfel: proprietățile elementelor formate din substanțe complexe și simple și au o dependență periodică asupra tarifelor de nucleele atomilor.

Tabelul periodic, care a fost creat de Mendeleev, este format din șapte perioade și opt grupuri. Grupurile numite coloanele verticale. Elemente în fiecare dintre acestea au proprietăți fizice și chimice similare. Grupul, la rândul său, este împărțit în subgrupuri (principale și secundare).

Rândurile orizontale din acest tabel se referă la perioadele. Elementele care sunt în ele, diferă între ele, dar ele au în comun - faptul că cele mai recente electronii lor la acelasi nivel de energie. În prima perioadă sunt doar două elemente. H este hidrogen și heliu El. Cele opt elemente sunt în a doua perioadă. În al patrulea lor deja 18. Mendeleev desemnată această perioadă ca primul mari. In a cincea și 18 elemente, structura sa este similar cu al patrulea. Ca parte a șasea - 32 de elemente. A șaptea nu este terminat. Această perioadă începe cu francezii (Fr). Putem presupune că acesta va conține 32 de elemente, precum și a șasea. Cu toate acestea, până în prezent doar 24 de găsit.

regula otketa

Conform regulii otketa toate elementele tind să să achiziționeze un electron sau pierde-l pentru a avea o configurație de 8 electroni a gazului nobil cel mai apropiat de ei. Energia de ionizare - este cantitatea de energie necesară pentru a separa electronul din atom. regula Otketa prevede că atunci când se deplasează de la stânga la dreapta pe tabelul periodic aveți nevoie de mai multă energie pentru a elimina un electron. Prin urmare, elementele care sunt pe partea stângă, încearcă să se asigure că pierde un electron. Dimpotrivă, cele situate pe partea dreaptă, dornici să-l cumpere.

Legile și conceptele de bază ale chimiei, ne-am prezentat pe scurt. Desigur, aceasta este doar informații generale. Într-un articol este imposibil să vorbim despre o astfel de știință serioasă în detaliu. Concepte de bază și legile chimiei așa cum este subliniat în acest articol - este un punct de plecare pentru continuarea studiilor. La urma urmei, în această știință există mai multe secțiuni. Există, de exemplu, organică și anorganică chimie. Concepte de bază ale fiecăreia dintre secțiunile acestei științe pot fi studiate pentru o lungă perioadă de timp. Dar cele descrise mai sus, se referă la probleme generale. Prin urmare, putem spune că acestea sunt conceptele de bază ale chimiei organice, precum și anorganice.