Hlavní otázka, na kterou musí člověk znát odpověď, aby správně porozuměl obrazu světa, je, co je látka v chemii. Tento pojem se utváří ve školním věku a vede dítě v dalším vývoji. Když začínáte studovat chemii, je důležité najít s ní společnou řeč na každodenní úrovni, což vám umožní jasně a snadno vysvětlit určité procesy, definice, vlastnosti atd.
Bohužel kvůli nedokonalosti vzdělávacího systému mnoho lidí postrádá některé základní základy. Pojem „látka v chemii“je jakýmsi základním kamenem, včasná asimilace této definice dává člověku správný start v následném rozvoji v oblasti přírodních věd.
Formování konceptu
Než přejdeme k pojmu hmoty, je nutné definovat, co je předmětem chemie. Látky jsou to, co chemie přímo studuje, jejich vzájemné přeměny, strukturu a vlastnosti. V obecném smyslu je hmota to, z čeho se skládají fyzická těla.
Co je tedy látka v chemii? Vytvořme definici přechodem od obecného pojmu k čistě chemickému. Látka je určitý druh hmoty, nutně mající hmotnost, kterálze měřit. Tato charakteristika odlišuje hmotu od jiného typu hmoty – pole, které nemá žádnou hmotnost (elektrické, magnetické, biopole atd.). Hmota je zase to, z čeho se skládáme my a vše kolem nás.
Poněkud jiná charakteristika hmoty, která určuje, z čeho se skládá – to už je předmět chemie. Látky jsou tvořeny atomy a molekulami (některé ionty), což znamená, že každá látka skládající se z těchto vzorcových jednotek je látkou.
Jednoduché a složité látky
Po zvládnutí základní definice můžete přejít k jejímu komplikování. Látky přicházejí v různých úrovních organizace, to znamená jednoduché a složité (nebo sloučeniny) – to je úplně první rozdělení do tříd látek, chemie má mnoho následných dělení, podrobných i složitějších. Tato klasifikace, na rozdíl od mnoha jiných, má přísně definované hranice, každé spojení lze jednoznačně přiřadit jednomu ze vzájemně se vylučujících druhů.
Jednoduchá látka v chemii je sloučenina skládající se z atomů pouze jednoho prvku z Mendělejevovy periodické tabulky. Zpravidla se jedná o binární molekuly, to znamená, že se skládají ze dvou částic spojených kovalentní nepolární vazbou - vytvoření společného osamělého elektronového páru. Atomy stejného chemického prvku tedy mají identickou elektronegativitu, tedy schopnost držet společnou elektronovou hustotu, takže není posunuta k žádnému z účastníků vazby. Příklady jednoduchých látek (nekovů) -vodík a kyslík, chlor, jód, fluor, dusík, síra atd. Molekula takové látky, jako je ozón, se skládá ze tří atomů a všechny vzácné plyny (argon, xenon, helium atd.) se skládají z jednoho. V kovech (hořčík, vápník, měď atd.) existuje vlastní typ vazby - kovová, která se provádí díky socializaci volných elektronů uvnitř kovu a tvorba molekul jako taková není pozorována. Při záznamu kovové látky je uveden pouze symbol chemického prvku bez jakýchkoli indexů.
Jednoduchá látka v chemii, jejíž příklady byly uvedeny výše, se od složité látky liší svým kvalitativním složením. Chemické sloučeniny jsou tvořeny atomy různých prvků, ze dvou nebo více. V takových látkách probíhá kovalentní polární nebo iontový typ vazby. Vzhledem k tomu, že různé atomy mají různou elektronegativitu, při vytvoření společného elektronového páru se posune směrem k elektronegativnějšímu prvku, což vede ke společné polarizaci molekuly. Iontový typ je extrémním případem polárního typu, kdy pár elektronů zcela přejde k jednomu z vazebných účastníků, poté se atomy (nebo jejich skupiny) změní na ionty. Mezi těmito typy není jasná hranice, iontovou vazbu lze interpretovat jako kovalentní silně polární. Příklady složitých látek jsou voda, písek, sklo, soli, oxidy atd.
Úpravy látek
Látky, které se nazývají jednoduché, mají ve skutečnosti jedinečnou vlastnost, která není vlastní složitým. Některé chemické prvky mohou mít několik foremjednoduchá látka. Základem je stále jeden prvek, ale kvantitativní složení, struktura a vlastnosti takové formace radikálně odlišují. Tato funkce se nazývá alotropie.
Kyslík, síra, uhlík a další prvky mají několik alotropních modifikací. Pro kyslík jsou to O2 a O3, uhlík dává čtyři typy látek - karabinu, diamantu, grafitu a fullerenů, molekula síry je kosočtverečná, monoklinická a plastická modifikace. Taková jednoduchá látka v chemii, jejíž příklady nejsou omezeny na výše uvedené, má velký význam. Fullereny se používají zejména jako polovodiče v technologii, fotorezistory, přísady pro růst diamantových filmů a pro jiné účely a v lékařství jsou silnými antioxidanty.
Co se stane s látkami?
Každou sekundu uvnitř a kolem dochází k přeměně látek. Chemie zvažuje a vysvětluje ty procesy, které jdou s kvalitativní a/nebo kvantitativní změnou ve složení reagujících molekul. Paralelně, často propojené, dochází i k fyzikálním přeměnám, které se vyznačují pouze změnou tvaru, barvy látek nebo stavu agregace a některých dalších charakteristik.
Chemické jevy jsou interakční reakce různého druhu, například sloučeniny, substituce, výměny, rozklady, vratné, exotermické, redoxní atd. v závislosti na změně sledovaného parametru. Mezi fyzikální jevy patří: vypařování, kondenzace, sublimace, rozpouštění, mrazení, elektrická vodivostatd. Často se navzájem doprovázejí, například blesk během bouřky je fyzikální proces a uvolňování ozónu při jeho působení je chemické.
Fyzikální vlastnosti
Látka v chemii je látka, která má určité fyzikální vlastnosti. Jejich přítomností, nepřítomností, stupněm a intenzitou lze předpovědět, jak se bude látka chovat za určitých podmínek, a také vysvětlit některé chemické vlastnosti sloučenin. Takže například vysoké teploty varu organických sloučenin, které obsahují vodík a elektronegativní heteroatom (dusík, kyslík atd.), naznačují, že se v látce projevuje takový chemický typ interakce, jako je vodíková vazba. Díky znalosti o tom, které látky mají nejlepší schopnost vést elektrický proud, jsou kabely a dráty elektrických rozvodů vyrobeny z určitých kovů.
Chemické vlastnosti
Založení, výzkum a studium druhé strany mince vlastností je chemie. Vlastnosti látek z jejího pohledu jsou jejich reaktivita na interakci. Některé látky jsou v tomto smyslu extrémně aktivní, například kovy nebo jakákoli oxidační činidla, zatímco jiné, vzácné (inertní) plyny, za normálních podmínek prakticky nevstupují do reakcí. Chemické vlastnosti lze aktivovat nebo pasivovat podle potřeby, někdy bez větších obtíží a v některých případech ne snadno. Vědci tráví mnoho hodin v laboratořích pomocí pokusů a omylů, aby dosáhli svých cílů.cíle, někdy jich není dosaženo. Změnou parametrů prostředí (teplota, tlak atd.) nebo použitím speciálních sloučenin - katalyzátorů nebo inhibitorů - lze ovlivnit chemické vlastnosti látek, a tím i průběh reakce.
Klasifikace chemikálií
Všechny klasifikace jsou založeny na rozdělení sloučenin na organické a anorganické. Hlavním prvkem organických látek je uhlík, slučující se mezi sebou a vodík, atomy uhlíku tvoří uhlovodíkový skelet, který se následně plní dalšími atomy (kyslík, dusík, fosfor, síra, halogeny, kovy a další), uzavírá se do cyklů nebo větví, což ospravedlňuje širokou škálu organických sloučenin. K dnešnímu dni je vědě známo 20 milionů takových látek. Zatímco minerálních sloučenin je pouze půl milionu.
Každá sloučenina je individuální, ale má také mnoho podobných vlastností s ostatními ve vlastnostech, struktuře a složení, na tomto základě dochází k seskupování do tříd látek. Chemie má vysokou úroveň systematizace a organizace, je to exaktní věda.
Anorganické látky
1. Oxidy jsou binární sloučeniny s kyslíkem:
a) kyselé – při interakci s vodou uvolňují kyselinu;
b) základní – při interakci s vodou poskytují základ.
2. Kyseliny jsou látky skládající se z jednoho nebo více vodíkových protonů a kyselého zbytku.
3. Báze (alkálie) – skládají se z jedné nebo více hydroxylových skupin a atomu kovu:
a) amfoterní hydroxidy – vykazují vlastnosti kyselin i zásad.
4. Soli jsou výsledkem neutralizační reakce mezi kyselinou a zásadou (rozpustná báze), sestávající z atomu kovu a jednoho nebo více zbytků kyseliny:
a) soli kyselin - anion zbytku kyseliny obsahuje proton, výsledek neúplné disociace kyseliny;
b) bazické soli - na kov je navázána hydroxylová skupina, výsledek neúplné disociace báze.
Organické sloučeniny
V organické hmotě je velké množství tříd látek, je těžké si zapamatovat takové množství informací najednou. Hlavní je znát základní dělení na alifatické a cyklické sloučeniny, karbocyklické a heterocyklické, nasycené a nenasycené. Uhlovodíky mají také mnoho derivátů, ve kterých je atom vodíku nahrazen halogenem, kyslíkem, dusíkem a dalšími atomy, stejně jako funkční skupiny.
Látka v chemii je základem existence. Díky organické syntéze má dnes člověk k dispozici obrovské množství umělých látek, které nahrazují ty přírodní a navíc nemají ve svých vlastnostech obdoby v přírodě.
