Oorganisk kemi är en del av allmän kemi. Det handlar om studier av egenskaper och beteende hos oorganiska föreningar - deras struktur och förmåga att reagera med andra ämnen. Denna riktning utforskar alla ämnen, med undantag för de som är byggda av kolkedjor (de senare är föremål för studier av organisk kemi).
Description
Kemi är en komplex vetenskap. Dess indelning i kategorier är rent godtycklig. Till exempel är oorganisk och organisk kemi sammanlänkade av föreningar som kallas biooorganiska. Dessa inkluderar hemoglobin, klorofyll, vitamin B12 och många enzymer.
Mycket ofta, när man studerar ämnen eller processer, måste man ta hänsyn till olika relationer med andra vetenskaper. Allmän och oorganisk kemi omfattar enkla och komplexa ämnen, vars antal närmar sig 400 000. Studiet av deras egenskaper involverar ofta en lång rad fysikalisk-kemiska metoder, eftersom de kan kombinera egenskaper som är karakteristiska för en vetenskap som t.ex.fysik. Kvaliteten på ämnen påverkas av konduktivitet, magnetisk och optisk aktivitet, effekten av katalysatorer och andra "fysiska" faktorer.
I allmänhet klassificeras oorganiska föreningar efter deras funktion:
- acids;
- grounds;
- oxides;
- s alt.
Oxider delas ofta in i metaller (basiska oxider eller basiska anhydrider) och icke-metalloxider (sura oxider eller syraanhydrider).
Ursprung
Historien om oorganisk kemi är uppdelad i flera perioder. I det inledande skedet ackumulerades kunskap genom slumpmässiga observationer. Sedan urminnes tider har försök gjorts att omvandla basmetaller till ädelmetaller. Den alkemiska idén främjades av Aristoteles genom hans doktrin om elementens omvandlingsbarhet.
Under första hälften av 1400-talet rasade epidemier. Särskilt befolkningen led av smittkoppor och pest. Aesculapius antog att sjukdomar orsakas av vissa ämnen, och kampen mot dem bör utföras med hjälp av andra ämnen. Detta ledde till början av den så kallade medicin-kemiska perioden. Vid den tiden blev kemi en självständig vetenskap.
Uppkomsten av en ny vetenskap
Under renässansen började kemi från ett rent praktiskt ämnesområde att "skaffa sig" teoretiska begrepp. Forskare försökte förklara de underliggande processerna som sker med ämnen. 1661 introducerar Robert Boyle begreppet "kemiskt element". År 1675 separerade Nicholas Lemmer de kemiska elementenmineraler från växter och djur, och därigenom föreskriver studiet av kemi av oorganiska föreningar separat från organiska.
Senare försökte kemister förklara fenomenet förbränning. Den tyske forskaren Georg Stahl skapade teorin om flogistoner, enligt vilken en brännbar kropp avvisar en icke-gravitationspartikel av flogiston. År 1756 bevisade Mikhail Lomonosov experimentellt att förbränning av vissa metaller är förknippad med luftpartiklar (syre). Antoine Lavoisier tillbakavisade också teorin om flogistoner och blev grundaren av den moderna teorin om förbränning. Han introducerade också begreppet "förening av kemiska grundämnen".
Utveckling
Nästa period börjar med John D altons arbete och försöker förklara kemiska lagar genom växelverkan mellan ämnen på atomär (mikroskopisk) nivå. Den första kemiska kongressen i Karlsruhe 1860 definierade begreppen atom, valens, ekvivalent och molekyl. Tack vare upptäckten av den periodiska lagen och skapandet av det periodiska systemet bevisade Dmitrij Mendeleev att den atom-molekylära teorin inte bara är kopplad till kemiska lagar, utan också med grundämnenas fysikaliska egenskaper.
Nästa steg i utvecklingen av oorganisk kemi är förknippat med upptäckten av radioaktivt sönderfall 1876 och klarläggandet av atomens design 1913. En studie av Albrecht Kessel och Gilbert Lewis 1916 löser problemet med kemiska bindningars natur. Baserat på teorin om heterogen jämvikt av Willard Gibbs och Henrik Roszeb, skapade Nikolai Kurnakov 1913 en av de viktigaste metoderna för modern oorganisk kemi -fysikalisk och kemisk analys.
Fundamentals of oorganisk kemi
Oorganiska föreningar förekommer naturligt i form av mineraler. Jorden kan innehålla järnsulfid som pyrit eller kalciumsulfat i form av gips. Oorganiska föreningar förekommer också som biomolekyler. De syntetiseras för användning som katalysatorer eller reagens. Den första viktiga konstgjorda oorganiska föreningen är ammoniumnitrat, som används för att gödsla jorden.
S alts
Många oorganiska föreningar är joniska föreningar som består av katjoner och anjoner. Dessa är de så kallade s alterna, som är föremål för forskning inom oorganisk kemi. Exempel på joniska föreningar är:
- Magnesiumklorid (MgCl2), som innehåller Mg2+ katjoner och Cl- anjoner.
- Natriumoxid (Na2O), som består av katjoner Na+ och anjoner O2- .
I varje s alt är proportionerna av joner sådana att de elektriska laddningarna är i jämvikt, det vill säga föreningen som helhet är elektriskt neutral. Joner beskrivs av deras oxidationstillstånd och den lätthet att bilda som följer av joniseringspotentialen (katjoner) eller elektronaffiniteten (anjoner) hos de grundämnen som de bildas av.
Oorganiska s alter inkluderar oxider, karbonater, sulfater och halogenider. Många föreningar kännetecknas av höga smältpunkter. Oorganiska s alter är vanligtvis fasta kristallina formationer. En annan viktig egenskap är deraslöslighet i vatten och lätthet att kristallisera. Vissa s alter (t.ex. NaCl) är mycket lösliga i vatten, medan andra (t.ex. SiO2) är nästan olösliga.
Metaler och legeringar
Metaler som järn, koppar, brons, mässing, aluminium är en grupp kemiska grundämnen längst ner till vänster i det periodiska systemet. Denna grupp inkluderar 96 element som kännetecknas av hög termisk och elektrisk ledningsförmåga. De används ofta inom metallurgi. Metaller kan villkorligt delas in i järnh altiga och icke-järnh altiga, tunga och lätta. Förresten, det mest använda grundämnet är järn, det upptar 95 % av världsproduktionen bland alla typer av metaller.
Legeringar är komplexa ämnen som erhålls genom att smälta och blanda två eller flera metaller i flytande tillstånd. De består av en bas (dominerande element i procent: järn, koppar, aluminium, etc.) med små tillsatser av legerings- och modifierande komponenter.
Människan använder cirka 5 000 typer av legeringar. De är huvudmaterialen inom bygg och industri. Det finns förresten även legeringar mellan metaller och icke-metaller.
Klassificering
I tabellen över oorganisk kemi delas metaller in i flera grupper:
- 6 element är i den alkaliska gruppen (litium, kalium, rubidium, natrium, francium, cesium);
- 4 - i jordalkali (radium, barium, strontium, kalcium);
- 40 - i övergång (titan, guld, volfram, koppar, mangan,skandium, järn, etc.);
- 15 – lantanider (lantan, cerium, erbium, etc.);
- 15 – aktinider (uran, aktinium, torium, fermium, etc.);
- 7 – halvmetaller (arsenik, bor, antimon, germanium, etc.);
- 7 - lätta metaller (aluminium, tenn, vismut, bly, etc.).
Ickemetaller
Icke-metaller kan vara både kemiska grundämnen och kemiska föreningar. I fritt tillstånd bildar de enkla ämnen med icke-metalliska egenskaper. Inom oorganisk kemi urskiljs 22 grundämnen. Dessa är väte, bor, kol, kväve, syre, fluor, kisel, fosfor, svavel, klor, arsenik, selen, etc.
De mest typiska icke-metallerna är halogener. I reaktion med metaller bildar de föreningar vars bindning huvudsakligen är jonisk, såsom KCl eller CaO. När de interagerar med varandra kan icke-metaller bilda kovalent bundna föreningar (Cl3N, ClF, CS2, etc.).
Baser och syror
Baser är komplexa ämnen, varav de viktigaste är vattenlösliga hydroxider. När de är upplösta dissocierar de med metallkatjoner och hydroxidanjoner, och deras pH är högre än 7. Baser kan anses vara kemiskt motsatta syror eftersom vattendissocierande syror ökar koncentrationen av vätejoner (H3O+) tills basen reduceras.
Syror är ämnen som deltar i kemiska reaktioner med baser och tar elektroner från dem. De flesta syror av praktisk betydelse är vattenlösliga. När de är upplösta dissocierar de från vätekatjoner(Н+) och sura anjoner, och deras pH är mindre än 7.
