Kurz chemie ve školách začíná v 8. ročníku studiem obecných základů vědy: jsou popsány možné typy vazeb mezi atomy, typy krystalových mřížek a nejběžnější reakční mechanismy. To se stává základem pro studium důležité, ale specifičtější sekce - anorganické látky.
Co je to
Anorganická chemie je věda, která zvažuje principy struktury, základní vlastnosti a reaktivitu všech prvků periodické tabulky. Důležitou roli v anorganických hraje Periodický zákon, který zjednodušuje systematickou klasifikaci látek změnou jejich hmotnosti, počtu a typu.
Kurz také pokrývá sloučeniny vzniklé při interakci prvků tabulky (výjimkou je pouze oblast uhlovodíků, která je zvažována v kapitolách organických látek). Úkoly z anorganické chemie vám umožní vypracovat teoretické znalosti získané v praxi.
Věda v historiiaspekt
Název „anorganický“vznikl v souladu s myšlenkou, že pokrývá část chemických znalostí, která nesouvisí s činností biologických organismů.
Postupem času bylo prokázáno, že většina organického světa dokáže produkovat „neživé“sloučeniny a uhlovodíky jakéhokoli typu se syntetizují v laboratoři. Takže z kyanátu amonného, což je sůl v chemii prvků, německý vědec Wehler dokázal syntetizovat močovinu.
Aby nedošlo k záměně s nomenklaturou a klasifikací typů výzkumu v obou vědách, program školních a univerzitních kurzů navazujících na obecnou chemii zahrnuje studium anorganické látky jako základní disciplíny. Vědecký svět udržuje podobnou sekvenci.
Třídy anorganických látek
Chemie poskytuje takovou prezentaci materiálu, ve které se v úvodních kapitolách anorganiky zamýšlí nad periodickým zákonem prvků. Jedná se o klasifikaci speciálního typu, která vychází z předpokladu, že atomové náboje jader ovlivňují vlastnosti látek a tyto parametry se cyklicky mění. Zpočátku byla tabulka vytvořena jako odraz nárůstu atomových hmotností prvků, ale brzy byla tato sekvence zamítnuta kvůli její nekonzistentnosti v aspektu, ve kterém anorganické látky vyžadují zvážení tohoto problému.
Chemie kromě periodické tabulky naznačuje přítomnost asi stovky obrázků, shluků a diagramů, které odrážejí periodicitu vlastností.
V současné době je to konsolidovaná verze zvažování takovýchpojmy jako třídy anorganické chemie. Sloupce tabulky označují prvky v závislosti na fyzikálních a chemických vlastnostech, v řádcích - obdobné období.
Jednoduché látky v anorganice
Znaménko v periodické tabulce a jednoduchá substance ve volném stavu jsou nejčastěji různé věci. V prvním případě se odráží pouze specifický typ atomů, ve druhém - typ spojení částic a jejich vzájemné ovlivňování ve stabilních formách.
Chemická vazba v jednoduchých látkách určuje jejich rozdělení do rodin. Lze tedy rozlišit dva široké typy skupin atomů – kovy a nekovy. První rodina obsahuje 96 prvků ze 118 studovaných.
Metals
Typ kovu znamená přítomnost stejnojmenného spojení mezi částicemi. Interakce je založena na socializaci elektronů mřížky, která se vyznačuje nesměrovostí a nenasyceností. To je důvod, proč kovy vedou teplo a dobře se nabíjejí, mají kovový lesk, kujnost a tažnost.
Obvykle jsou kovy v periodické tabulce vlevo, když je nakreslena přímka od boru k astatu. Prvky v blízkosti této čáry jsou nejčastěji hraniční povahy a vykazují dualitu vlastností (například germanium).
Kovy tvoří většinou zásadité sloučeniny. Oxidační stavy takových látek obvykle nepřesahují dva. Ve skupině se metalicita zvyšuje, zatímco v období klesá. Například radioaktivní francium vykazuje zásaditější vlastnosti než sodík a vV rodině halogenů má jód dokonce kovový lesk.
Jinak je situace v období - inertní plyny doplňují podúrovně, před kterými jsou látky s opačnými vlastnostmi. V horizontálním prostoru periodické tabulky se projevená reaktivita prvků mění od zásaditých přes amfoterní až po kyselé. Kovy jsou dobrými redukčními činidly (přijímají elektrony, když se tvoří vazby).
Nekovy
Tento typ atomů je zahrnut do hlavních tříd anorganické chemie. Nekovy zaujímají pravou stranu periodické tabulky a vykazují typicky kyselé vlastnosti. Nejčastěji se tyto prvky vyskytují ve formě sloučenin mezi sebou (například boritany, sírany, voda). Ve volném molekulárním stavu je známa existence síry, kyslíku a dusíku. Existuje také několik dvouatomových nekovových plynů - kromě dvou výše uvedených, mezi ně patří vodík, fluor, brom, chlor a jód.
Jedná se o nejběžnější látky na Zemi – zvláště běžné jsou křemík, vodík, kyslík a uhlík. Jód, selen a arsen jsou velmi vzácné (včetně radioaktivních a nestabilních konfigurací, které se nacházejí v posledních obdobích tabulky).
Ve sloučeninách se nekovy chovají převážně jako kyseliny. Jsou to silná oxidační činidla díky schopnosti připojit další počet elektronů k dokončení úrovně.
Komplexní látky v anorganických látkách
Kromě látek, které jsou reprezentovány jednou skupinou atomů,rozlišuje se mezi sloučeninami obsahujícími několik různých konfigurací. Takové látky mohou být binární (sestávající ze dvou různých částic), tří-, čtyřprvkové a tak dále.
Dvouprvkové látky
Chemie přikládá zvláštní význam binárním vazbám v molekulách. Třídy anorganických sloučenin jsou také uvažovány z hlediska vazby vytvořené mezi atomy. Může být iontový, kovový, kovalentní (polární nebo nepolární) nebo smíšený. Typicky takové látky jasně vykazují zásadité (v přítomnosti kovu), amforterické (dvojité - charakteristické zejména pro hliník) nebo kyselé (pokud existuje prvek s oxidačním stavem +4 a vyšším) kvality.
Společníci se třemi prvky
Témata anorganické chemie umožňují uvažovat o tomto typu amalgamace atomů. Sloučeniny skládající se z více než dvou skupin atomů (nejčastěji se anorganické zabývají tříprvkovými druhy) se obvykle tvoří za účasti složek, které se od sebe výrazně liší ve fyzikálně-chemických parametrech.
Možné typy vazeb jsou kovalentní, iontové a smíšené. Tříprvkové látky se typicky chovají podobně jako binární díky tomu, že jedna ze sil meziatomové interakce je mnohem silnější než druhá: slabá se tvoří sekundárně a má schopnost rychleji se v roztoku disociovat.
Třídy anorganické chemie
Velkou většinu látek studovaných v anorganickém kurzu lze považovat za jednoduchou klasifikaci v závislosti na jejich složení avlastnosti. Rozlišují se tedy hydroxidy, kyseliny, oxidy a soli. Úvahy o jejich vztahu je lepší začít seznámením s pojmem oxidované formy, ve kterých se může objevit téměř jakákoli anorganická látka. Chemie takových společníků je diskutována v kapitolách o oxidech.
Oxidy
Oxid je sloučenina libovolného chemického prvku s kyslíkem v oxidačním stavu rovném -2 (v peroxidech -1). K tvorbě vazby dochází v důsledku zpětného rázu a připojení elektronů s redukcí O2 (když je kyslík nejvíce elektronegativním prvkem).
Může vykazovat jak kyselé, tak amfoterní a zásadité vlastnosti v závislosti na druhé skupině atomů. Pokud se jedná o kov, v oxidu nepřekročí oxidační stav +2, pokud se jedná o nekov - od +4 a výše. U vzorků s duální povahou parametrů je hodnota +3.
Kyseliny v anorganických látkách
Kyselé sloučeniny mají střední reakci menší než 7 kvůli obsahu vodíkových kationtů, které mohou přejít do roztoku a následně být nahrazeny kovovým iontem. Podle klasifikace se jedná o složité látky. Většinu kyselin lze získat zředěním odpovídajících oxidů vodou, například při tvorbě kyseliny sírové po hydrataci SO3.
Základní anorganická chemie
Vlastnosti tohoto typu sloučenin jsou dány přítomností hydroxylového radikálu OH, který dává reakci prostředí nad 7. Rozpustné báze jsou tzv.alkálie, jsou v této třídě látek nejsilnější díky úplné disociaci (rozpad na ionty v kapalině). OH skupina při tvorbě solí může být nahrazena kyselými zbytky.
Anorganická chemie je duální věda, která může popisovat látky z různých perspektiv. V protolytické teorii jsou báze považovány za akceptory vodíkových kationtů. Tento přístup rozšiřuje koncepci této třídy látek a nazývá alkálií jakoukoli látku, která může přijmout proton.
Soli
Tento typ sloučenin je mezi zásadami a kyselinami, protože je produktem jejich vzájemného působení. Kovový iont (někdy amonium, fosfonium nebo hydroxonium) tedy obvykle působí jako kation a zbytek kyseliny působí jako aniontová látka. Když se vytvoří sůl, vodík je nahrazen jinou látkou.
V závislosti na poměru počtu činidel a jejich vzájemné síly je racionální zvážit několik typů produktů interakce:
- bazické soli se získají, pokud hydroxylové skupiny nejsou zcela substituovány (takové látky mají alkalické reakční prostředí);
- soli kyselin vznikají v opačném případě - při nedostatku reagující báze zůstává ve sloučenině částečně vodík;
- Nejznámější a nejsnáze pochopitelné jsou průměrné (neboli normální) vzorky - jsou produktem úplné neutralizace činidel za vzniku vody a látky pouze s kationtem kovu nebo jeho analogem a zbytkem kyseliny.
Anorganická chemie je věda, která zahrnujerozdělení každé z tříd na fragmenty, které jsou zvažovány v různých časech: některé - dříve, jiné - později. Při hlubším studiu se rozlišují další 4 typy solí:
- Double obsahuje jeden anion v přítomnosti dvou kationtů. Obvykle se takové látky získávají sloučením dvou solí se stejným zbytkem kyseliny, ale s různými kovy.
- Smíšený typ je opakem předchozího: jeho základem je jeden kationt se dvěma různými anionty.
- Krystalické hydráty - soli, v jejichž vzorci je voda v krystalickém stavu.
- Komplexy jsou látky, ve kterých jsou kation, anion nebo oba přítomny ve formě shluků s tvořícím prvkem. Takové soli lze získat hlavně z prvků podskupiny B.
Další látky zahrnuté v semináři o anorganické chemii, které lze klasifikovat jako soli nebo jako samostatné kapitoly znalostí, zahrnují hydridy, nitridy, karbidy a intermetallidy (sloučeniny několika kovů, které nejsou slitinou).
Výsledky
Anorganická chemie je věda, která zajímá každého specialistu v této oblasti bez ohledu na jeho zájmy. Zahrnuje první kapitoly studované ve škole v tomto předmětu. Kurz anorganické chemie umožňuje systematizaci velkého množství informací v souladu se srozumitelnou a jednoduchou klasifikací.
