Kjemi: grunnleggende begreper, definisjoner, begreper og lover

Kjemi, grunnleggende begreper som vi anser - er vitenskapen som studerer stoffene og deres transformasjoner som skjer med endring i struktur og sammensetning, og dermed egenskapene. Først må du definere hva som menes med et begrep som "substans". Hvis vi snakker om det i vid forstand, er det en form for materie som har en hvilemasse. Substans er en elementær partikkel, for eksempel, nøytron. I kjemi er begrepet brukt i en snevrere forstand.

Til å begynne med en kort beskrivelse av de viktigste begreper i kjemi, atom-molekylær teori. Etter det, forklarer vi dem, samt presentere noen viktige lover denne vitenskapen.

Grunnleggende begreper i kjemi (materie, atomer, molekyler) er kjent for oss alle fra skolen. Nedenfor er en kort beskrivelse av dem, så vel som andre, mindre åpenbare begreper og fenomener.

atomer

Først av alt, alle substanser som er studert i kjemi, sammensatt av små partikler, kalt atomer. Nøytroner er ikke det samme gjenstand for studier av denne vitenskapen. Det skal også sies at atomene kan forene seg med hverandre, for derved å danne kjemiske bindinger. For å bryte denne sammenhengen nødvendig forbruk av energi. Derfor trenger atomene i de normale forhold ikke foreligger enkeltvis (bortsett fra "edelgass"). De er forbundet med hverandre i det minste i par.

Kontinuerlig termiske bevegelser

Kontinuerlig termisk bevegelse av partiklene er karakterisert ved at alle studere kjemi. De grunnleggende begreper i denne vitenskapen ikke kan forklare, ikke snakke om det. Med kontinuerlig bevegelse med midlere kinetisk energi er proporsjonal med temperaturen på partikkelen (selv om det bør legges merke til at den energi ved forskjellige diskrete partikler). Ekin = kT / 2, hvor k - er Boltzmanns konstant. Denne formelen er gyldig for alle slags bevegelser. Siden Tkin = mV ^2/2, bevegelse av massive partikler mer langsomt. For eksempel, dersom temperaturen er den samme, den oksygenmolekyl i gjennomsnitt farten til 4 ganger langsommere enn karbon molekyler. Dette er fordi deres masse er mer enn 16 ganger. Bevegelsen er oscillerende, translatorisk og rotasjonsmessig. Oscillerende observert i flytende og faste og gassformige stoffer. Men translasjonsforskning og rotasjons lettest utføres i gassen. I væsker, er det mer vanskelig, og i faste stoffer - enda vanskeligere.

molekyler

Vi fortsetter å beskrive de grunnleggende begreper og definisjoner av kjemi. Dersom atomene er kombinert med hverandre, danner en liten gruppe (kalt molekyler), er slike grupper som er involvert i den termiske bevegelse, som opptrer som en enhet. Opptil 100 atomer som er tilstede i typiske molekyler, og deres antall er de såkalte høymolekylære forbindelser kan være opp til 105.

ikke-molekylære substanser

Imidlertid er atomer ofte kombinert i et stort antall bånd fra 107 til 1027. I denne form er de praktisk talt ikke lenger deltar i den termiske bevegelse. Disse foreningene har liten likhet med molekylet. De er mer som biter av et fast stoff. Disse stoffene er kalt ikke-molekyl. I dette tilfelle er den termiske bevegelse utføres inne i stykket, og han kan fly lignende molekyl. Det er et overgangsområde og størrelser, som omfatter forbindelser som består av atomer i en mengde av fra 105 til 107. Disse partikler er enten meget store molekyler eller er små pulverkorn.

ioner

Det bør bemerkes at atomer, og gruppene kan ha en elektrisk ladning. I dette tilfellet blir de kalt ioner i denne vitenskapen, som kjemi, grunnleggende begreper som vi studerer. Ettersom like ladninger alltid frastøte hverandre, kan en substans som er til stede et betydelig overskudd av den ene eller annen av de ladninger ikke være stabil. De negative og positive ladninger er alltid veksler i mellomrommet. Men generelt, og stoffet er elektrisk nøytralt. Legg merke til at de ladninger som anses stor i elektrostatikk, fra synspunktet til kjemien er neglisjerbare (ved 105-1015 atomer - 1e).

Studieobjekter i kjemi

Det er nødvendig å klargjøre at gjenstander av studien i kjemi argumentere fenomener, som ikke oppstår, og ikke bryte ned atomene, men bare omarrangere, som er koblet på en ny måte. Noen bindingene er brutt, andre er dannet som et resultat. Med andre ord er de nye stoffer fremgår av atomer av det tidligere i sammensetningen av utgangsmaterialene. Dersom atomer, og de eksisterende forbindelsene mellom dem er lagret (f.eks fordampning av molekylære forbindelser), disse prosessene er knyttet til studien av lengre Chemistry and Molecular Physics. I det tilfelle hvor atomene er dannet eller ødelagt, er det et studium av emnet for kjerne eller atomfysikk. Imidlertid grensen mellom de kjemiske og fysiske fenomener uklare. Etter delingen av vitenskap i separate betinget, mens natur udelelig. Derfor, kjemikere svært nyttig kunnskap om fysikk.

Grunnleggende begreper i kjemi vi kort skissert. Nå kan vi tilby deg mer for å vurdere dem.

Les mer om atomer

Atomer og molekyler - er noe som mange forbinder kjemi. Grunnleggende begreper, disse må være klart definert. Det faktum at atomer eksisterer, to tusen år siden, det var en genistrek å gjette. Så, i det 19. århundre, var forskerne eksperimentelle data (ennå indirekte). Vi snakker om flere relasjoner Avogadro sammensetning standhaftighet lover (nedenfor ser vi på disse grunnleggende begreper i kjemi). Atom fortsette å utforske i det 20. århundre, da var det allerede en rekke direkte eksperimentelle bevis. De ble basert på spektroskopi, for spredning av røntgenstråler, alfapartikler, nøytroner, elektroner, etc. Størrelsen til disse partiklene er omtrent 1 E = 1 ° ^-10 m Vekt av - .. Omtrent 10 ^{-27 til} 10 ^-25 kg. I sentrum av partiklene er positivt ladet kjerne rundt hvilken elektronene beveger seg til den negative ladning. Kernel størrelse er fra 10 til ¹⁵ m. Det viser seg at bestemmer størrelsen av elektronskallet av atomet, men i dette tilfelle dens vekt, er nesten utelukkende konsentrert i kjernen. En annen definisjon bør innføres, med tanke på de grunnleggende begrepene kjemi. Grunnstoff - en type atomer, ladning av kjernen som er identiske.

Det forekommer ofte bestemmelse atom som en liten partikkel-substans kjemisk udelelig. Hvordan forstå "kjemiske"? Som vi har nevnt, delingen av fenomener i den fysiske og kjemiske prøvetid. Men selvfølgelig eksistensen av atomer. Derfor, for å bestemme bedre kjemi gjennom dem, og ikke omvendt, atomene gjennom kjemi.

kjemisk binding

Dette er slik at atomene blir holdt sammen. Den ikke tillater dem å fly fra hverandre under påvirkning av termisk bevegelse. Her er de viktigste egenskapene til obligasjoner - er inter avstand og energi. Dette er også de grunnleggende begrepene kjemi. Den bindingslengden bestemmes eksperimentelt, med en tilstrekkelig høy nøyaktighet. Energi - også, men ikke alltid. For eksempel, er det umulig å objektivt bestemme hva det er i forhold til en separat kommunikasjon i et komplekst molekyl. Imidlertid er energien til forstøving av stoffet som kreves for å bryte alle eksisterende koblinger alltid bestemt. Kjenner lengden av den forbindelse, kan man bestemme hvilken atomene er bundet (de har en kort avstand), og det - ikke (lenger avstand).

Samordningen nummer og koordinering

Grunnleggende begrepene analytisk kjemi inkludere disse to begrepene. Hva betyr de? La oss innse det.

Samordningen tallet er antall nærmeste naboer av den aktuelle atom. Med andre ord, antallet av dem som han er knyttet kjemisk. Koordinering er en gjensidig stilling, type og antall naboer. Med andre ord, er dette konseptet mer meningsfylt. For eksempel, koordinasjonstallet for nitrogen molekyler som er karakteristiske for ammoniakk og salpetersyre, den samme - 3. Imidlertid har de forskjellige koordinering - er ikke-plan og flat. Det er bestemt uten hensyn til naturen til forbindelsen mellom representasjoner, mens oksidasjonstilstand og valensen av - begrepet betingede, som er opprettet for å avansere for å forutsi koordinering og sammensetning.

Fastsettelse av molekylet

Vi har allerede berørt på dette konseptet, med tanke på grunnleggende begreper og lover kjemi kort. Nå bor på den i mer detalj. I lærebøker hyppig bestemmelse av molekylet som nedre nøytrale substanspartiklene, som har sine kjemiske egenskaper, og kan eksistere uavhengig. Det bør bemerkes at denne definisjonen er for tiden ute av dato. For det første, det faktum at alle fysikere og kjemikere referere til et molekyl, stoff egenskaper er ikke lagret. Vann dissosierer, men det krever minst 2 molekyler. Graden av dissosiasjon av vann - er 10 ^-7. Med andre ord, kan denne prosessen være gjenstand for bare ett molekyl av 10 millioner. Hvis du har et enkelt molekyl, eller er det enda en hundre, kan du ikke få en idé om sin dissosiasjon. Det faktum at de termiske virkninger av kjemiske reaksjoner generelt omfatter den vekselvirkningsenergi mellom molekyler. Derfor kan de ikke funnet på en av dem. Og kjemiske og fysikalske egenskaper av molekylære substanser kan bestemmes bare av en stor gruppe av molekyler. I tillegg finnes det midler som er i stand til å eksistere på egen hånd, "den minste" partikkel uendelig stor og svært forskjellig fra konvensjonelle molekyler. Molekylet er hovedsakelig en gruppe av atomer som ikke er elektrisk ladet. I det spesielle tilfellet, kan det være ett atom, for eksempel, Ne. Denne gruppen må være i stand til å delta i den diffusjon, så vel som i andre typer av termisk bevegelse, som virker som en enhet.

Som du kan se, er ikke så enkle grunnleggende begreper i kjemi. Molekylet - er noe som bør vurderes nøye. Det har sine egne egenskaper og molekylvekt. Om sistnevnte vi nå diskutere.

molekylmasse

Hvordan bestemme molekylvekten av opplevelsen? En måte - basert på Avogadros lov, relativ tetthet av damp. Den mest nøyaktige metoden er massespektrometri. Elektron slått ut av molekylet. Den resulterende ion blir først dispergert i et elektrisk felt og deretter avbøyes av sin magnetiske bane. Ladning til masseforhold blir bestemt av størrelsen av avviket. Det finnes også fremgangsmåter basert på de egenskaper som har løsninger. Men molekyl i alle disse tilfellene må nødvendigvis være i bevegelse - i løsningen i vakuum til en gass. Hvis de ikke beveger seg, er det umulig å objektivt beregne vekten sin. Og deres eksistens i dette tilfellet er det vanskelig å oppdage.

Funksjoner av ikke-molekylære substanser

Snakke om dem si at de er sammensatt av atomer, molekyler ikke. Imidlertid, er det samme tilfelle med hensyn til de edelgassene. Disse atomene bevege seg fritt, og dermed bedre anta deres enverdige molekyler. Men dette er ikke viktig. Det er viktig at ikke-molekylære substanser, er det en masse av atomer som er bundet sammen. Det skal bemerkes at fordelingen av alle stoffer på det molekylære og ikke-molekylære utilstrekkelig. Delingen av forbindelsen mer meningsfylt. Tenk for eksempel forskjellen i egenskapene til grafitt og diamant. Begge er karbon, men den første - myk, og den andre - et fast stoff. Hvordan de skiller seg fra hverandre? Forskjellen er bare i sin tilkobling. Hvis vi ser på strukturen av grafitt, kan vi se at sterke relasjoner eksisterer bare i to dimensjoner. Men i den tredje meget betydelige interatomære avstander, er det derfor et sterkt bånd. Grafitt er lett å skli og splittet langs disse lagene.

tilkoblings struktur

Ellers er det som kalles en romlig dimensjon. Det representerer det antall dimensjoner i rommet, karakterisert ved at de kontinuerlige (nesten uendelig) skjelett-systemet (sterke bånd). De verdier som det kan ta, - 0, 1, 2 og 3. Derfor er det nødvendig å skille den tredimensjonalt forbundet, laminater, og øy-kjeden (molekyl) struktur.

Lov av bestemte proporsjoner

Vi har allerede lært de grunnleggende begrepene kjemi. Materialet ble kort vurdert av oss. Nå forteller om loven som gjelder for det. Vanligvis er det formulert på følgende måte: en hvilken som helst enkeltkomponent (dvs. ren), uansett på hvilken måte det ble oppnådd, har den samme kvalitative og kvantitative sammensetning. Men hva betyr begrepet "ren substans"? La oss innse det.

To tusen år siden, da strukturen av stoffene ikke kan være mer direkte metoder for å studere når det var ikke engang grunnleggende kjemiske begreper og lover i kjemi, kjent for oss, ble det fastslått deskriptivt. For eksempel, vann - er en væske som danner grunnlaget for sjøer og elver. Det har ingen lukt, farge, smak. Det har slik en smelte- og frysepunkt, fra det blå kobbersulfat. Saltvann er fordi det er ikke rent. Imidlertid kan salter separeres ved destillasjon. Som dette, beskrivende metode, bestemmes de grunnleggende kjemiske begreper og lover i kjemi.

For forskere ved tidspunktet var det ikke åpenbart at den væske som er markert på forskjellige måter (ved å brenne hydrogensulfat dehydrering, sjøvann destillasjon), har samme sammensetning. Stor oppdagelse i naturfag var bevis for dette faktum. Det ble klart at forholdet mellom oksygen og hydrogen ikke kan endres jevnt. Dette betyr at elementene består av atomer, - udelelig deler. Således kan forbindelser med formel ble fremstilt, og også underbygget forskere representasjon av molekyler.

I dag er en hvilken som helst substans eksplisitt eller implisitt hovedsakelig bestemt hevder heller enn smelting, smak eller farge. Vann - H ₂ O. Hvis det er andre molekyler, vil det ikke lenger være ren. Følgelig er rent molekylært stoff et som er sammensatt av bare en type molekyler.

Men i dette tilfellet, være med elektrolytter? Tross alt, inkluderer de ioner er til stede, ikke bare molekyler. Vi må være mer streng definisjon. Pure molekylært stoff er ett som består av molekyler av en bestemt type, og eventuelt også reversible produkter av deres hurtige omdannelse (isomeriseringsbetingelser sammenslutninger, dissosiasjon). Ordet "fast" i denne sammenheng betyr at på disse produktene, kan vi ikke bli kvitt, de umiddelbart dukke opp igjen. Ordet "reversible" indikerer at konverteringen ikke er brakt til opphør. Hvis varslet, så er det bedre å si at det er ustabilt. I dette tilfellet er det ikke et rent stoff.

Loven om bevaring av masse av materie

Denne loven har siden antikken vært kjent i metaforisk form. Det uttalte at saken ikke kan opprettes og uslitelig. Så kom den kvantitative formulering. Ifølge denne, vekten (og slutten av det 17. århundre - vekt) er et mål på hvor mye substans.

Loven i den vanlige formen ble åpnet i 1748 Lomonosov. I 1789, det lagt Lavoisier, en fransk vitenskapsmann. Moderne dets oppskrift er som følger: massen av stoffene inngå kjemisk reaksjon er lik massen av stoffer som fører fra den.

Avogadros lov, lov av volumetriske relasjoner gasser

Den siste ble formulert i 1808 av JL Gay-Lussac, fransk vitenskapsmann. Foreløpig denne loven kalles loven om Gay-Lussac. Ifølge den, volumet av reaktive gasser er til hverandre så vel som til volumet av de resulterende gassformige produkter som helhet lite antall.

Mønster, som fant Gay-Lussac, forklarer loven, som ble åpnet litt senere, i 1811, Amedeo Avogadro, en italiensk forsker. Den sier at under like betingelser (trykk og temperatur) i de gasser som har samme volum, samme antall molekyler som er tilstede.

To viktige konsekvenser følger av lov Avogadro. Den første ligger i det faktum at under identiske betingelser, ett mol av en hvilken som helst gass opptar like stort volum. Forskyvning av enten under normale forhold (som er den temperatur 0 ° C og 101,325 kPa) var 22,4 liter. Som et andre resultat av denne lov som følger: vektforholdet mellom gassene som har den samme mengde under like betingelser, er lik forholdet mellom deres molmasse.

Det er en annen lov, som absolutt trenger å bli nevnt. Vi vil fortelle deg om det kort.

Periodisk lov og bord

D. I. Mendeleev, basert på de kjemiske egenskaper av elementene og de atomære og molekylære forskere som oppdaget denne lov. Denne hendelsen fant sted 01.03.1869 Periodisk Law er en av de viktigste i naturen. Det kan nevnes som følger: egenskaper av elementer dannet av komplekse og enkle stoffer og har en periodisk avhengighet av ladningene på atomkjernene.

Periodiske tabell, som ble skapt av Mendeleev, består av syv perioder og åtte grupper. Grupper kalt sine vertikale kolonner. Elementer innenfor hver av dem har lignende fysiske og kjemiske egenskaper. Gruppen, i sin tur, er delt inn i undergrupper (hoved- og side).

De horisontale rekker i denne tabellen representerer perioder. Elementer som er i dem, skiller seg imellom, men de har til felles - det faktum at deres nyeste elektroner på samme energinivå. I den første periode er bare to elementer. H er hydrogen og helium He. De åtte elementer er i den andre perioden. I den fjerde av deres allerede 18. Mendeleev angitt denne perioden som den første store. I den femte og 18 elementer, er dens struktur tilsvarer den fjerde. Som en del av den sjette - 32 elementer. Den syvende er ikke ferdig. Denne perioden begynner med fransk (Fr). Vi kan anta at det vil inneholde 32 elementer, samt sjette. Men så langt bare 24 funnet.

regel otketa

I henhold til regel otketa alle elementer har en tendens til å erverve et elektron eller mister det for å få en 8-elektronkonfigurasjon av edelgassen som ligger nærmest dem. Ioniseringsenergien - er mengden av energi som kreves for å separere den elektron fra atomet. Otketa regel sier at når du flytter fra venstre til høyre på det periodiske systemet du trenger mer energi for å fjerne et elektron. Derfor elementer som er på venstre side, bidra til at løse et elektron. Tvert imot, de som ligger på høyre side, ivrig etter å kjøpe den.

Lover og grunnleggende begreper i kjemi, vi kort skissert. Selvfølgelig er dette bare generell informasjon. I en artikkel er det umulig å snakke om en så alvorlig vitenskap i detalj. Grunnleggende begreper og lover i kjemi som er skissert i denne artikkelen - er et utgangspunkt for videre studier. Tross alt, i denne vitenskapen er det mange deler. Det er, for eksempel, organisk og uorganisk kjemi. Grunnleggende begreper i hver av delene av denne vitenskapen kan studeres i lang tid. Men de som er beskrevet ovenfor, se generelle spørsmål. Derfor kan vi si at disse er de grunnleggende begrepene organisk kjemi, samt uorganisk.