Galvenais jautājums, uz kuru cilvēkam ir jāzina atbilde, lai pareizi saprastu pasaules ainu, ir tas, kas ir viela ķīmijā. Šī koncepcija veidojas skolas vecumā un virza bērnu tālākā attīstībā. Uzsākot apgūt ķīmiju, svarīgi ar to atrast kopsaucēju ikdienas līmenī, tas ļauj skaidri un viegli izskaidrot noteiktus procesus, definīcijas, īpašības utt.
Diemžēl izglītības sistēmas nepilnības dēļ daudzi cilvēki palaiž garām dažus fundamentālus pamatus. Jēdziens "viela ķīmijā" ir sava veida stūrakmens, šīs definīcijas savlaicīga asimilācija dod personai pareizo sākumu turpmākajā attīstībā dabaszinātņu jomā.
Jēdziena veidošanās
Pirms pāriet pie matērijas jēdziena, ir jādefinē, kas ir ķīmijas priekšmets. Vielas ir tās, ko ķīmija tieši pēta, to savstarpējās pārvērtības, struktūra un īpašības. Vispārīgā nozīmē jautājums ir tas, no kā sastāv fiziskie ķermeņi.
Tātad, kas ir viela ķīmijā? Veidosim definīciju, pārejot no vispārīga jēdziena uz tīri ķīmisku. Viela ir noteikta veida viela, kurai noteikti ir masa, kasvar izmērīt. Šis raksturlielums atšķir vielu no cita veida matērijas - lauka, kuram nav masas (elektriskais, magnētiskais, biolauks utt.). Savukārt matērija ir tā, no kā sastāvam mēs un viss mums apkārt.
Mazliet savādāka matērijas īpašība, kas nosaka, no kā tā sastāv - tas jau ir ķīmijas priekšmets. Vielas veido atomi un molekulas (daži joni), kas nozīmē, ka jebkura viela, kas sastāv no šīm formulas vienībām, ir viela.
Vienkāršas un sarežģītas vielas
Pēc pamata definīcijas apguves varat pāriet pie tās sarežģīšanas. Vielas ir dažādos organizācijas līmeņos, tas ir, vienkāršas un sarežģītas (vai savienojumi) - tas ir pats pirmais sadalījums vielu klasēs, ķīmijā ir daudz sekojošu iedalījumu, detalizētu un sarežģītāku. Šai klasifikācijai, atšķirībā no daudzām citām, ir stingri noteiktas robežas, katru savienojumu var skaidri attiecināt uz kādu no savstarpēji izslēdzošajām sugām.
Vienkārša viela ķīmijā ir savienojums, kas sastāv tikai no viena elementa atomiem no Mendeļejeva periodiskās tabulas. Parasti tās ir bināras molekulas, tas ir, sastāv no divām daļiņām, kas savienotas caur kovalentu nepolāru saiti - veidojot kopēju vientuļo elektronu pāri. Tātad viena un tā paša ķīmiskā elementa atomiem ir identiska elektronegativitāte, tas ir, spēja noturēt kopīgu elektronu blīvumu, tāpēc tas netiek novirzīts nevienam no saites dalībniekiem. Vienkāršu vielu (nemetālu) piemēri -ūdeņradis un skābeklis, hlors, jods, fluors, slāpeklis, sērs utt. Šādas vielas kā ozona molekula sastāv no trim atomiem, un visas cēlgāzes (argons, ksenons, hēlijs utt.) sastāv no viena. Metālos (magnijs, kalcijs, varš u.c.) ir savs saišu veids - metāliskā, kas tiek veikta, pateicoties brīvo elektronu socializācijai metāla iekšienē, un molekulu veidošanās kā tāda netiek novērota. Ierakstot metāla vielu, tiek norādīts vienkārši ķīmiskā elementa simbols bez indeksiem.
Vienkārša viela ķīmijā, kuras piemēri tika sniegti iepriekš, atšķiras no sarežģītas ar savu kvalitatīvo sastāvu. Ķīmiskos savienojumus veido dažādu elementu atomi, no diviem vai vairākiem elementiem. Šādās vielās notiek kovalentā polārā vai jonu saistīšanās. Tā kā dažādiem atomiem ir atšķirīga elektronegativitāte, tad, veidojoties kopējam elektronu pārim, tas pāriet uz vairāk elektronegatīvu elementu, kas noved pie kopīgas molekulas polarizācijas. Jonu tips ir galējais polārā gadījums, kad elektronu pāris pilnībā pāriet vienam no saistīšanas dalībniekiem, tad atomi (vai to grupas) pārvēršas jonos. Starp šiem veidiem nav skaidras robežas, jonu saiti var interpretēt kā kovalentu, stipri polāru. Sarežģītu vielu piemēri ir ūdens, smiltis, stikls, sāļi, oksīdi utt.
Vielas modifikācijas
Vielām, kuras sauc par vienkāršām, patiesībā ir unikāla iezīme, kas nav raksturīga sarežģītajām vielām. Daži ķīmiskie elementi var veidot vairākas formasvienkārša viela. Pamats joprojām ir viens elements, bet kvantitatīvais sastāvs, struktūra un īpašības radikāli atšķir šādus veidojumus. Šo funkciju sauc par allotropiju.
Skābeklim, sēram, ogleklim un citiem elementiem ir vairākas alotropas modifikācijas. Skābeklim tie ir O2 un O3, ogleklis dod četru veidu vielas - karabīnu, dimantu, grafītu un fullerēnus, sēra molekula ir rombiskā, monoklīniskā un plastiskā modifikācija. Šādai vienkāršai vielai ķīmijā, kuras piemēri neaprobežojas ar iepriekš uzskaitītajām, ir liela nozīme. Jo īpaši fullerēnus izmanto kā pusvadītājus tehnoloģijās, fotorezistorus, piedevas dimanta plēvju audzēšanai un citiem mērķiem, un medicīnā tie ir spēcīgi antioksidanti.
Kas notiek ar vielām?
Ik sekundi iekšā un apkārt notiek vielu pārvērtības. Ķīmija aplūko un izskaidro tos procesus, kas iet ar kvalitatīvām un/vai kvantitatīvām izmaiņām reaģējošo molekulu sastāvā. Paralēli, bieži vien savstarpēji saistītas, notiek arī fiziskas pārvērtības, kurām raksturīga tikai vielu formas, krāsas vai agregācijas stāvokļa maiņa un dažas citas īpašības.
Ķīmiskās parādības ir dažāda veida mijiedarbības reakcijas, piemēram, savienojumi, aizstāšanas, apmaiņas, sadalīšanās reakcijas, atgriezeniskas, eksotermiskas, redokss utt. atkarībā no interesējošā parametra izmaiņām. Fizikālās parādības ietver: iztvaikošanu, kondensāciju, sublimāciju, šķīšanu, sasalšanu, elektrovadītspējuutt. Bieži vien tie pavada viens otru, piemēram, zibens negaisa laikā ir fizisks process, un ozona izdalīšanās tā ietekmē ir ķīmiska.
Fizikālās īpašības
Viela ķīmijā ir viela, kurai ir noteiktas fizikālās īpašības. Pēc to klātbūtnes, neesamības, pakāpes un intensitātes var paredzēt, kā viela uzvedīsies noteiktos apstākļos, kā arī izskaidrot dažas savienojumu ķīmiskās īpašības. Tā, piemēram, organisko savienojumu augstie viršanas punkti, kas satur ūdeņradi un elektronnegatīvu heteroatomu (slāpeklis, skābeklis utt.), norāda, ka vielā izpaužas tāds ķīmisks mijiedarbības veids kā ūdeņraža saite. Pateicoties zināšanām par to, kurām vielām ir vislabākā spēja vadīt elektrisko strāvu, elektrisko vadu kabeļi un vadi tiek izgatavoti no noteiktiem metāliem.
Ķīmiskās īpašības
Īpašību monētas otrās puses izveidošana, izpēte un izpēte ir ķīmija. Vielu īpašības no viņas viedokļa ir to reakcija uz mijiedarbību. Dažas vielas šajā ziņā ir ārkārtīgi aktīvas, piemēram, metāli vai kādi oksidētāji, savukārt citas, cēlgāzes (inertās) normālos apstākļos praktiski neiestājas reakcijās. Ķīmiskās īpašības var aktivizēt vai pasivēt pēc vajadzības, dažreiz bez lielām grūtībām un dažos gadījumos ne viegli. Zinātnieki pavada daudzas stundas laboratorijās, izmantojot izmēģinājumus un kļūdas, lai sasniegtu savus mērķus.mērķus, dažreiz tie netiek sasniegti. Mainot vides parametrus (temperatūra, spiediens utt.) vai izmantojot īpašus savienojumus - katalizatorus vai inhibitorus - iespējams ietekmēt vielu ķīmiskās īpašības un līdz ar to arī reakcijas gaitu.
Ķimikāliju klasifikācija
Visu klasifikāciju pamatā ir savienojumu iedalījums organiskajos un neorganiskajos. Organisko vielu galvenais elements ir ogleklis, savienojoties savā starpā un ūdeņradi, oglekļa atomi veido ogļūdeņraža karkasu, kas pēc tam tiek piepildīts ar citiem atomiem (skābeklis, slāpeklis, fosfors, sērs, halogēni, metāli un citi), noslēdzas ciklos vai zaros., tādējādi attaisnojot plašu organisko savienojumu klāstu. Līdz šim zinātnei ir zināmi 20 miljoni šādu vielu. Lai gan ir tikai pusmiljons minerālu savienojumu.
Katrs savienojums ir individuāls, taču tam ir arī daudzas līdzīgas iezīmes ar citiem pēc īpašībām, struktūras un sastāva, pamatojoties uz to, notiek vielu grupēšana vielu klasēs. Ķīmijai ir augsts sistematizācijas un organizētības līmenis, tā ir eksakta zinātne.
Neorganiskās vielas
1. Oksīdi ir bināri savienojumi ar skābekli:
a) skābs - mijiedarbojoties ar ūdeni, tās dod skābi;
b) pamata - mijiedarbojoties ar ūdeni, tie dod pamatu.
2. Skābes ir vielas, kas sastāv no viena vai vairākiem ūdeņraža protoniem un skābes atlikuma.
3. Bāzes (sārmi) - sastāv no vienas vai vairākām hidroksilgrupām un metāla atoma:
a) amfoteriskie hidroksīdi - uzrāda gan skābju, gan bāzu īpašības.
4. Sāļi rodas neitralizācijas reakcijas rezultātā starp skābi un sārmu (šķīstošu bāzi), kas sastāv no metāla atoma un viena vai vairākiem skābes atlikumiem:
a) skābes sāļi - skābes atlikuma anjons satur protonu, skābes nepilnīgas disociācijas rezultāts;
b) bāziskie sāļi - hidroksilgrupa ir saistīta ar metālu, bāzes nepilnīgas disociācijas rezultāts.
Organiskie savienojumi
Organiskajā vielā ir ļoti daudz vielu klašu, ir grūti atcerēties tādu informācijas apjomu uzreiz. Galvenais ir zināt pamata iedalījumus alifātiskajos un cikliskajos savienojumos, karbocikliskajos un heterocikliskajos, piesātinātajos un nepiesātinātajos. Ogļūdeņražiem ir arī daudzi atvasinājumi, kuros ūdeņraža atoms ir aizstāts ar halogēna, skābekļa, slāpekļa un citiem atomiem, kā arī funkcionālajām grupām.
Viela ķīmijā ir eksistences pamats. Pateicoties organiskajai sintēzei, mūsdienu cilvēkā ir milzīgs daudzums mākslīgo vielu, kas aizstāj dabiskās, un arī dabā tām nav analogu pēc to īpašībām.
