כימיה: מושגים בסיסיים, הגדרות, מונחים וחוקים

כימיה, מושגים בסיסיים שאנו רואים - היא מדע החוקר את החומרים ואת התמורות שלהם המתרחשים עם שינוי מבנה והרכב, ומכאן המאפיינים. ראשית, אתה צריך להגדיר מה הכוונה במונח כמו "חומר". אם אנחנו מדברים על זה במובן רחב, זה סוג של חומר בעל מסת מנוחה. חומר הוא כל חלקיקים יסודיים, למשל, הנויטרונים. בכימיה, המונח משמש במובן צר.

כדי להתחיל עם תיאור קצר של מונחים ומושגים עיקריים של כימיה, התיאוריה האטומית-מולקולרי. לאחר מכן, נסביר להם, כמו גם נוכח כמה חוקים חשובים של המדע הזה.

מושגי יסוד של כימיה (משנה, אטומים, מולקולות) מוכרים לכולנו מבית הספר. להלן תיאור קצר של אותם, כמו גם, אחרים פחות במונחים ברורים ותופעות.

אטום

קודם כל, כל החומרים הנלמדים בכימיה, מורכב מחלקיקים קטנים, שנקראים אטומים. נויטרונים הם לא אותו מושא המחקר של המדע הזה. ייאמר גם כי האטומים יכולים להתאחד אחד עם השני, וכך נוצרים קשרים כימיים. כדי לשבור את הקשר הזה, בהוצאה הדרושה של אנרגיה. לכן, האטומים בתנאים נורמליים אינם קיימים בנפרד (למעט "גז אציל"). הם מחוברים אחד עם השני לפחות בזוגות.

תנועה תרמית רציפה

תנועת תרמית רציפה של החלקיקים מאופיינים כל כימיה לומדת. את המושגים הבסיסיים של מדע זה לא יכול להסביר, לא מדברים על זה. עם תנועה רציפה האנרגיה הקינטית הממוצעת עומדת ביחס ישר לטמפרטורה של חלקיק (אם כי יש לציין כי אנרגיה חלקיקים בדידים שונים). Ekin = KT / 2, כאשר k - הוא בולצמן של מתמדת. נוסחה זו תקפה עבור כל סוג של תנועה. מאז Tkin = mV ^2/2, תנועת חלקיקים מסיביים יותר לאט. לדוגמא, אם הטמפרטורה זהה, מולקולת החמצן על מהלך ממוצע ל 4 פעמים לאט יותר מולקולות פחמן. הסיבה לכך היא המסה שלהם היא יותר מ 16 פעמים. התנועה היא נדנוד, translational ואת הסיבוב. הנדנוד שנצפה חומרים נוזלים ומוצקים, גזיים. אך translational ואת הסיבוב ביותר בקלות להתבצע הגז. נוזלים, קשה יותר, וגם מוצקים - אפילו יותר קשה.

מולקולות

אנו ממשיכים לתאר את המושגים הבסיסיים והגדרות של כימיה. אם האטומים משולבים זה בזה, ויוצר קבוצה קטנה (הנקראת מולקולות), קבוצות כאלה מעורבים בתנועה התרמית, הפועלות כיחיד. עד 100 אטומים הנמצאים מולקולות טיפוסיות, ומספרם הוא התרכובות שנקראות גבוהות מולקולריות יכולות להיות עד 105.

חומרים שאינם מולקולריים

עם זאת, אטומים קרובות משולבים מספר עצום של להקות מ 107 ל 1027. בטופס זה הם כמעט כבר לא להשתתף תנועה תרמית. עמותות אלה יש מעט דמיון כדי המולקולה. הם יותר כמו פיסות מוצקות. חומרים אלה נקראים הלא-מולקולריים. במקרה זה, את התנועה התרמית מתבצעת בתוך הכתבה, והוא יכול לעוף כמו מולקולה. ישנו אזור מעבר וגדל, הכולל עמותות מורכבות מאטומים בסכום של בין 105 ל 107. חלקיקים אלה הם או מולקולות גדולות מאוד או גרגרים קטנים של אבקה.

יונים

יצוין כי אטומים וקבוצות יכולים להחזיק מטען חשמלי. במקרה זה הם נקראים יונים במדע הזה, כמו כימיה, מושגים בסיסיים אשר אנו לומדים. מאז חיובים כמו תמיד דוחים זה את זה, חומר אשר קיים עודף משמעותי של אחד או אחר של האישומים לא יכול להיות יציב. ההאשמות השליליות וחיובי הם תמיד חלופיות במרחב. אבל באופן כללי, החומר הוא ניטרלי מבחינה חשמלית. שים לב ההאשמות שנחשבות גדול אלקטרוסטטיקה, מנקודת המבט של כימיה זניחות (ב 105-1015 אטומים - 1E).

מושאי מחקר בכימיה

יש צורך להבהיר כי מושאי המחקר בכימיה תומכים התופעות, אשר אינן נובעות, ואין לשבור את האטומים, אבל רק לסדר, שמחובר בדרך חדשה. אג"חי חלקם שבורים, ואחרים נוצרים כתוצאה מכך. במילים אחרות, החומרים החדשים מופיעים מהאטומים של לשעבר בהרכב של חומרי המוצא. אם האטומים, ואת הקישורים הקיימים ביניהם מאוחסנים (לדוגמה, אידוי של תרכובות מולקולריות), תהליכים אלה מתייחסים ללימוד כימיה כבר ומולקולרית פיזיקה. במקרה שבו האטומים נוצרים או שבור, הוא חקר את הנושא של פיזיקה גרעינית או אטומי. עם זאת, הגבול בין כימיים ותופעות פיזיות מטושטשות. לאחר חלוקת המדע לתוך מותנה נפרד, ואילו הטבע לחלוקה. לכן, כימאים מאוד שימושי הידע של פיזיקה.

מושגי יסוד של כימיה אנו הותווינו בקצרה. עכשיו אנחנו מציעים לך יותר לשקול אותם.

קראו עוד על אטומים

אטומים ומולקולות - משהו עם שכל כך הרבה אנשים לכימיה. מושגי יסוד, חייבים להיות מוגדרים בבירור אלה. העובדה אטומה קיימות, לפני אלפיים שנה, זה היה רעיון גאוני לנחש. ואז, במאה ה -19, מדענים היו נתונים ניסיוניים (עדיין עקיפים). אנחנו מדברים על חוקי קביעות יחסים מרובים הרכב אבוגדרו (להלן נתבונן אלה מושגים בסיסיים של כימיה). Atom ממשיך לחקור במאה ה -20, כאשר היה כבר הרבה ראיות ניסיוניות ישירות. הם התבססו על ספקטרוסקופיה, אל פיזור קרני רנטגן, חלקיקי אלפא, נויטרונים, אלקטרונים, וכו 'גודל חלקיקים אלה הוא כ 1 E = 1 ° ^-10 מ' משקל של - .. כ 10 ^-27 - 10 ^-25 ק"ג. במרכז של חלקיקים בעלי מטען חשמלי חיובי הוא הגרעין שסביבו האלקטרונים לעבור את המטען השלילי. גודל ליבה הוא כ -10 עד ¹⁵ מטר. מתברר כי קובע את הגודל של פגז האלקטרונים של האטום, אבל במקרה הזה משקל כמעט מרוכז לחלוטין בגרעין. הגדרה נוספת צריכה להיות הציגה, בהתחשב את המושגים הבסיסיים של כימיה. אלמנט כימי - סוג של אטומים, האחראי על הגרעין שלה זהה.

זה מתרחש לעתים קרובות אטום נחישות כחומר חלקיק דק כימית לחלוקה. איך להבין את "כימי"? כפי שציינו, חלוקת תופעות המבחן הפיזי וכימי. אבל כמובן קיומם של אטומים. לכן, על מנת לקבוע את הכימיה טובה יותר באמצעות אותם, ולא להיפך, האטומים דרך כימיה.

קשר כימי

זהו כך אטומים מוחזקים יחד. זה אינו מאפשר להם להתפרק תחת השפעת התנועה תרמית. להלן המאפיינים העיקריים של אג"ח - הוא המרחק ואנרגיה internuclear. זוהי גם את המושגים הבסיסיים של כימיה. אורכו האיגרת נקבע באופן ניסיוני עם דיוק גבוה מספיק. אנרגיה - גם, אבל לא תמיד. לדוגמה, לא ניתן לקבוע באופן אובייקטיבי מה זה ביחס תקשורת נפרדת בתוך מולקולה מורכבת. עם זאת, את אנרגית התזה של החומר הנדרש כדי לשבור את כל הקישורים הקיימים תמיד נקבעת. ידיעת אורך החיבור, אתה יכול לקבוע אילו אטומים מחוברים (יש להם מרחק קצר), ומה - לא (מרחק ארוך יותר).

מספר תיאום וקואורדינציה

מושגי יסוד של כימיה אנליטית כוללים שני המונחים הללו. מה הם מתכוונים? בואו נודה בזה.

מספר התיאום הוא מספר השכנים הקרובים ביותר של אותו אטום מסוים. בשנת אחרים המילים, מספרם של אלה שאיתם הם קשורים כימיים. תיאום הוא בעמדה הדדית, סוג ומספר השכנים. במילים אחרות, הרעיון הזה הוא יותר משמעותי. לדוגמא, מספר הקואורדינציה של מולקולות חנקן מאפיין של אמוניה וחומצה חנקתית, זהה - 3. עם זאת, יש להם תיאום שונה - הוא בלתי-מישוריים שטוחים. היא נקבעת ללא קשר לאופי הקשר בין ייצוגים, ואילו מדינת חמצון הערכיות של - הרעיון של מותנית, אשר נוצרים על מנת לקדם לחזות את התיאום ואת הרכב.

קביעת המולקולה

אנחנו כבר נגענו על המושג הזה, בהתחשב בעקרונות הבסיסיים בדינים בקצרה כימיה. עכשיו להתעכב על זה ביתר פירוט. בספרי לימוד נחישות תכופה של המולקולה כמו חלקיקי חומר ניטראליים תחתון, שבו יש תכונות הכימיות שלו, והוא יכול להתקיים באופן עצמאי. יצוין כי הגדרה זו היא כיום מיושנת. ראשית, העובדה שכל פיזיקאים כימאים מתייחסים מולקולה, תכונות החומר אינן נשמרות. מים מנתק, אבל זה דורש לפחות 2 מולקולות. מידת הניתוק של מים - היא 10 ^-7. במילים אחרות, תהליך זה עשוי להיות כפוף רק מולקולה אחת של 10 מיליון. אם יש לך מולקולה בודדת, או האם יש עוד מאה, אתה לא יכול לקבל מושג על הניתוק. עובדת האפקטים התרמיים של תגובות כימיות בדרך כלל כוללים את אנרגית האינטראקציה בין מולקולות. לכן, הם לא ניתן למצוא על אחד מהם. וזה תכונות כימיות ופיסיקליות של חומרים מולקולריים יכולים להיקבע רק על ידי קבוצה גדולה של מולקולות. בנוסף, ישנם סוכנים המסוגלים להתקיים בכוחות עצמם, "הקטן" חלקיק הגבלת זמן גדול מאוד שונה מולקולות קונבנציונליות. המולקולה היא למעשה קבוצה של אטומים שאינם טעונים חשמלית. במקרה מסוים, זה יכול להיות אטום אחד, למשל, Ne. קבוצה זו חייבת להיות מסוגלת להשתתף דיפוזיה, כמו גם סוגים אחרים של תנועה תרמית, הפועל כיחיד.

כפי שאתה יכול לראות, הוא לא מושגים בסיסיים כל כך פשוט של כימיה. המולקולה - היא משהו שצריך להישקל בזהירות. יש לה מאפיינים משלה, ועל משקל מולקולרי. אודות האחרונים אנו דנים כעת.

מסה מולקולרית

כיצד לקבוע את המשקל המולקולרי של ניסיון? דרך אחת - מבוסס על חוק אבוגדרו, הצפיפות היחסית של קיטור. השיטה המדויקת ביותר היא ספקטרומטריית מסה. אלקטרונים בנוקאאוט של המולקולה. היון וכתוצאה מתפזר ראשון בשדה חשמלי ולאחר מכן מוסח על ידי הנתיב המגנטי שלו. טעינת יחס המסה נקבעת על ידי גודל של סטייה. ישנן גם שיטות המבוססות על הנכסים שיש להם פתרונות. עם זאת מולקולה בכל המקרים הללו חייבים להיות בהכרח בתנועה - בפתרון בריק על גז. אם הם לא זזים, לא ניתן לחשב את משקלם באופן אובייקטיבי. וזה עצם קיומם במקרה זה קשה לזהות.

תכונות של חומרים שאינם מולקולריים

מדברים על אותם אומרים שהם מורכבים מאטומים, לא מולקולות. עם זאת, הדבר נכון גם לגבי הגזים האצילים. אטומים אלו לנוע בחופשיות, ובכך טוב יותר להניח מולקולות monohydric שלהם. עם זאת, זה לא חשוב. חשוב כי חומרים שאינם מולקולריים, יש הרבה אטומים, אשר מקושרים יחד. יצוין כי החלוקה כל החומרים על מולקולרי והלא-מולקולרי מספיק. החלוקה של קשר משמעותי יותר. קח, למשל, את ההבדל במאפיינים של גרפיט ויהלום. שניהם הם פחמן, אבל הראשון - רך, ואת השני - מוצק. במה הם שונים זה מזה? ההבדל הוא רק ב הקישוריות שלהם. אם ניקח בחשבון את המבנה של גרפיט, אנו יכולים לראות כי קשרים חזקים קיימים רק שני ממדים. אבל מרחקי interatomic מאוד משמעותיים השלישיים, ולכן, קיים קשר חזק. גרפיט קל להחליק ולפצל יחד שכבות אלה.

מבנה קישוריות

אחרת, זה נקרא מימד מרחבית. זה מייצג את מספר הממדים של המרחב, המאופיינת בכך הרציפים אלה במערכת שלד (כמעט אינסופית) (קישורים חזקים). הערכים שהוא יכול לקחת, - 0, 1, 2 ו 3. לכן, יש צורך להבחין בין שלוש-ממדית מחובר, ציפויים, ואת שרשרת אי המבנה (מולקולרי).

חוק הרכב מוגדר

כבר למדנו את המושגים הבסיסיים של כימיה. החומר נחשב בקצרה על ידינו. עכשיו לספר על החוק החל עליו. בדרך כלל שהיא מנוסחת כדלקמן: כל רכיב בודד (למשל, נקי), ללא קשר לאופן השגתה, יש את אותו הרכב איכותי וכמותיים. אבל מה עושה את הקונספט של "חומר טהור"? בואו נודה בזה.

לפני אלפיים שנה, כאשר המבנה של החומרים לא יכול להיות שיטות ישירות יותר ללמוד כשיש לא היו אפילו מושגים כימיים בסיסיים חוקי הכימיה, המוכרת לנו, נקבע תיאורים. לדוגמה, המים - הוא נוזל המהווה בסיס ימים ונהרות. אין לו ריח, צבע, טעם. יש לה נקודת התכה והקפאה כזה, ממנו הוא כחול נחושת גופרתית. מי מלח, משום שהיא אינה נקייה. עם זאת, ניתן להפריד מלחים על ידי זיקוק. כמו זו, שיטת התיאורים, נקבעה המושגים הכימיים בסיסי חוקי הכימיה.

עבור מדענים בזמנו זה לא היה מובן מאליו כי הנוזל כי מסומן בדרכים שונות (על ידי שריפת התייבשות סולפט מימן, זיקוק מי ים), יש את אותו הרכב. תגלית גדולה במדע הייתה ההוכחה של עובדה זו. התברר כי היחס של חמצן ומימן לא ניתן לשנות בצורה חלקה. משמעות הדבר היא כי האלמנטים מורכבים מאטומים - מנות לחלוקה. לפיכך תרכובות של הנוסחה הוכנו, וגם תימוכין ייצוג המדענים של מולקולות.

כיום כל חומר במפורש או במשתמע נקבע בעיקר טוען ולא היתוך, טעם או צבע. מים - H ₂ O. אם יש מולקולות אחרות, זה כבר לא יהיה נקי. כתוצאה מכך, חומר מולקולרי טהור הוא אחד המורכב רק סוג אחד של מולקולות.

עם זאת, במקרה זה, להיות עם אלקטרוליטים? אחרי הכל, הם כוללים יונים נוכחים, לא רק מולקולות. אנחנו צריכים להיות בהגדרה מחמירה יותר. חומר מולקולרי טהור הוא אחד אשר מורכבת ממולקולות של סוג אחד, ואולי גם מוצרים הפיכים של ההמרה המהירה שלהם (איגודי isomerization, דיסוציאציה). המילה "מהר" בהקשר זה פירושו כי על מוצרים אלה, לא נוכל להיפטר, הם מיד להופיע שוב. המילה "ההפיכה" מציינת כי הגיור לא הביא לסיומו. אם הודיע, אז עדיף לומר שזה לא יציב. במקרה זה הוא לא חומר טהור.

חוק שימור המסה של החומר

יש לחוק הזה מאז ימי קדם היו ידועים בצורה מטפורית. זה נאמר כי העניין לא ניתן ליצור ובלתי ניתן להריסה. ואז הגיע ניסוח כמותית שלה. לפי זה, את המשקל (וגם בסוף המאה ה -17 - משקל) הוא מדד של כמות חומר.

החוק בצורה הרגילה נפתח לומונוסוב 1748. בשנת 1789, זה הוסיף לבואזיה, מדען צרפתי. הניסוח העכשווי שלה הנו כדלקמן: המסה של החומרים נכנסים לתוך תגובה כימית היא שווה למסה של חומרים הנובעות זה.

חוק אבוגדרו, החוק של גזי יחסי נפחית

האחרון היה מנוסח 1808 על ידי JL גיי-Lussac, מדען צרפתי. נכון לעכשיו החוק הזה נקרא חוק גיי-Lussac. על פי אותו, הנפח של גזי תגובתי הוא אחד לשני כמו גם את עוצמת הקול של מוצרי גז שהתקבלו בתור מספרים קטנים כולה.

תבנית, אשר מצאה גיי-Lussac, מסבירה את החוק, אשר נפתח קצת מאוחר, בשנת 1811, אמדאו אבוגדרו, מדען איטלקי. הוא קובע כי בתנאים שווים (לחץ וטמפרטורה) של הגזים בעל נפח הזהה, אותו המספר של מולקולות נוכחיות.

שתי השלכות חשובות לעקוב מחוק אבוגדרו. הראשון נעוץ בעובדה כי בתנאים זהים, שומה אחד מכל גז תופסת נפח שווה. תזוזה של או בתנאים נורמליים (שהן C ° טמפרטורה 0 ו 101.325 kPa) היה 22.4 ליטר. ההשלכה השנייה של חוק זה כדלקמן: יחס המשקל של הגזים שיש את אותה כמות בתנאים שווים, שווה לייחס של שלהם מסה הטוחנת.

יש דין אחר, אשר בהחלט צורך לציין זאת. נספר לכם על זה בקצרה.

החוק והטבלה המחזורית

ד י מנדלייב, מבוסס על התכונות הכימיות של אלמנטי המדענים האטומיים ומולקולריים שגילו את החוק הזה. אירוע זה לקח מקום 1 במרץ, 1869 דוחות תקופתיים לחוק הוא אחד החשובים ביותר בטבע. עם זאת ניתן לקבוע כדלקמן: מאפיינים של אלמנטים יצרו של חומרים מורכבים ופשוטים ויש להם תלות תקופתית על ההאשמות של גרעיני אטומים.

טבלה מחזורית, אשר נוצרה על ידי מנדלייב, מורכבת משבע תקופות ושמונה קבוצות. קבוצות שנקראות עמודות האנכיות שלה. יש אלמנטים בתוך כל אחד מהם תכונות פיסיקליות וכימיות דומות. הקבוצה, בתורו, מחולקת תת-קבוצות (ראשיים בצד).

השורות האופקיות בטבלה זו מתייחסות התקופות. אלמנטים הנמצאים בם, שונים ביניהם לבין עצמם, אבל יש להם מכנים משותפים - עובדת האלקטרונים האחרונים שלהם באותה רמת אנרגיה. בתקופה הראשונה הם רק שני אלמנטים. H הוא מימן והליום הוא. שמונת האלמנטים נמצאים בתקופה השנייה. ברביעים של כבר שלהם 18. מנדלייב מיועדים תקופה זו כמו גדול הראשונה. בשנת האלמנטים החמישי 18, המבנה שלה דומה הרביעי. במסגרת השישית - 32 אלמנטים. השביעי הוא לא סיים. תקופה זו מתחילה עם צרפתית (fr). אנו יכולים להניח כי הוא יכיל 32 אלמנטים, כמו גם שישי. עם זאת, עד כה רק 24 מצאו.

הכלל otketa

על פי הכלל otketa כל האלמנטים נוטים לרכוש אלקטרון או לאבד אותו על מנת שיהיה תצורה 8 אלקטרונים של הגז האציל הקרוב אליהם ביותר. אנרגית יינון - היא כמות האנרגיה הנדרשת כדי להפריד את האלקטרון מהאטום. כלל Otketa קובע כי בעת מעבר משמאל לימין על הטבלה המחזורית אתה זקוק ליותר אנרגיה כדי להסיר אלקטרון. לכן, פריטים שהם בצד שמאל, מבקשים להבטיח כי רופף אלקטרון. נהפוך הוא, למי שנמצאים בצד ימין, להוטים לקנות אותו.

חוקי ואת המושגים הבסיסיים של כימיה, שתיארנו בקצרה. כמובן, זה הינו מידע כללי בלבד. במאמר אחד אי אפשר לדבר על מדע כזה רציני בפירוט. מושגי יסוד וחוקים של כימיה כפי שמתואר במאמר זה - היא נקודת מוצא למחקר נוסף. אחרי הכל, במדע זה ישנם סעיפים רבים. יש, למשל, אורגני כימיה לא אורגנית. מושגי יסוד של כל אחד מהחלקים של המדע הזה ניתן ללמוד במשך זמן רב. אבל אלה שתוארו לעיל, מתייחסים לנושאים כלליים. לכן, ניתן לומר כי אלה הם מושגי היסוד של כימיה אורגנית, כמו גם האורגניים.