Kimia: konsep asas, definisi, syarat-syarat dan undang-undang

Kimia, konsep asas di mana kami - adalah sains yang mengkaji bahan-bahan dan perubahan mereka berlaku dengan perubahan dalam struktur dan komposisi, dan dengan itu hartanah. Pertama, anda perlu untuk menentukan apa yang dimaksudkan dengan istilah seperti "bahan". Jika kita bercakap tentang hal itu dalam erti kata yang luas, ia adalah satu bentuk dengan perkara itu mempunyai jisim rehat. Bahan apa-apa zarah asas, sebagai contoh, neutron. Dalam bidang kimia, istilah ini digunakan dalam erti kata yang sempit.

Untuk memulakan dengan penerangan ringkas mengenai istilah dan konsep utama kimia, teori atom-molekul. Selepas itu, kami menerangkan kepada mereka, dan juga hadir beberapa undang-undang yang penting ilmu pengetahuan ini.

konsep asas kimia (perkara, atom, molekul) adalah biasa kepada kita semua daripada sekolah. Berikut adalah penerangan ringkas daripada mereka, serta lain-lain, terma dan fenomena kurang jelas.

atom

Pertama sekali, semua bahan-bahan yang dikaji dalam bidang kimia, terdiri daripada zarah kecil, yang dipanggil atom. Neutron tidak objek yang sama kajian ilmu pengetahuan ini. Ia juga harus berkata bahawa atom boleh bersatu antara satu sama lain, dan dengan itu membentuk ikatan kimia. Dalam usaha untuk memecahkan hubungan ini, perbelanjaan yang perlu tenaga. Oleh itu, atom dalam keadaan biasa tidak wujud secara individu (kecuali "gas mulia"). Mereka yang berkaitan antara satu sama lain sekurang-kurangnya secara berpasangan.

pergerakan haba berterusan

gerakan haba berterusan zarah dicirikan oleh semua yang kimia belajar. Konsep asas sains ini tidak dapat menjelaskan, tidak bercakap mengenainya. Dengan pergerakan yang berterusan purata tenaga kinetik adalah berkadar dengan suhu zarah (walaupun ia harus diperhatikan bahawa tenaga pada zarah diskret yang berbeza). Ekin = kT / 2, di mana k - adalah pemalar Boltzmann. formula ini adalah sah untuk apa-apa pergerakan. Sejak Tkin = mV ^2/2, pergerakan zarah besar-besaran dengan lebih perlahan. Sebagai contoh, jika suhu adalah sama, molekul oksigen yang bergerak purata ke 4 kali lebih perlahan daripada molekul karbon. Ini kerana mereka beramai-ramai adalah lebih daripada 16 kali. pergerakan adalah berayun, translasi dan putaran. Berayun diperhatikan dalam bahan cecair dan pepejal, dan gas. Tetapi peralihan dan putaran paling mudah dilakukan dalam gas. Dalam cecair, ia adalah lebih sukar, dan dalam pepejal - lebih sukar.

molekul

Kami terus menerangkan konsep asas dan definisi kimia. Jika atom digabungkan dengan satu sama lain, membentuk satu kumpulan kecil (dipanggil molekul), kumpulan itu terlibat dalam gerakan haba, yang bertindak sebagai satu unit. Sehingga 100 atom di dalam molekul biasa, dan bilangan mereka adalah apa yang dikenali sebagai sebatian yang tinggi-molekul boleh sehingga 105.

bahan-bahan bukan molekul

Walau bagaimanapun, atom sering digabungkan dalam yang besar band dari 107 hingga 1027. Dalam bentuk ini mereka boleh dikatakan tidak lagi mengambil bahagian dalam gerakan haba. Persatuan-persatuan ini mempunyai sedikit persamaan dengan molekul. Mereka lebih seperti kepingan yang kukuh. bahan-bahan ini dipanggil bukan molekul. Dalam kes ini, gerakan haba dijalankan di dalam bahagian tersebut, dan dia boleh terbang seperti molekul. Terdapat rantau peralihan dan saiz, termasuk persatuan terdiri daripada atom dalam jumlah dari 105 ke 107. Zarah-zarah ini adalah sama ada molekul yang sangat besar atau adalah bijirin kecil serbuk.

ion

Perlu diingatkan bahawa atom dan kumpulan boleh mempunyai caj elektrik. Dalam kes ini mereka dipanggil ion dalam bidang sains ini, seperti kimia, konsep asas yang kita kaji. Kerana bayaran seperti selalu menolak antara satu sama lain, satu bahan yang hadir lebihan besar satu atau selain daripada caj mungkin tidak stabil. Caj negatif dan positif sentiasa silih ganti ruang. Tetapi secara umum, bahan itu secara elektrik neutral. Ambil perhatian bahawa caj yang dianggap besar dalam elektrostatik, dari sudut pandangan kimia boleh diabaikan (di 105-1015 atom - 1e).

Objek kajian dalam kimia

Ia adalah perlu untuk menjelaskan bahawa objek kajian dalam bidang kimia menyokong fenomena, yang tidak berbangkit, dan tidak memecahkan atom, tetapi hanya menyusun semula, yang disambungkan dengan cara yang baru. Beberapa bon yang rosak, yang lain terbentuk akibat. Dalam erti kata lain, bahan-bahan baru muncul dari atom daripada bekas dalam komposisi bahan permulaan. Jika atom, dan pautan yang sedia ada di antara mereka disimpan (contohnya, penyejatan sebatian molekul), proses ini berkaitan dengan kajian Kimia lagi dan Fizik Molekul. Dalam kes di mana atom terbentuk atau pecah, ia adalah satu kajian dalam mata pelajaran fizik nuklear atau atom. Walau bagaimanapun, sempadan di antara kimia dan fenomena fizikal kabur. Selepas pembahagian sains kepada bersyarat berasingan, manakala sifat dibahagikan. Oleh itu, ilmu kimia sangat berguna fizik.

konsep asas kimia kami yang dinyatakan secara ringkas. Sekarang kami menawarkan anda lebih banyak untuk menganggap mereka.

Baca lebih lanjut mengenai atom

Atom dan molekul - adalah sesuatu yang mana ramai orang kimia bersekutu. konsep asas, ini mesti ditentukan dengan jelas. Hakikat bahawa atom wujud, dua ribu tahun yang lalu, ia adalah strok genius untuk meneka. Kemudian, pada abad ke-19, ahli sains data eksperimen (lagi tidak langsung). Kita bercakap tentang pelbagai hubungan Avogadro undang-undang komposisi kesabaran (di bawah kita melihat konsep-konsep asas kimia). Atom terus meneroka dalam abad ke-20, apabila terdapat sudah banyak bukti eksperimen langsung. Mereka berdasarkan spektroskopi, untuk penyebaran sinar-X, zarah alfa, neutron, elektron, dan lain-lain saiz zarah ini adalah kira-kira 1 E = 1 ° ^-10 m Berat - .. Kira-kira 10 ^-27 - 10 ^-25 kg. Di tengah zarah yang bercas positif teras sekitar yang elektron bergerak ke caj negatif. saiz Kernel adalah kira-kira 10 hingga ¹⁵ m. Ia ternyata bahawa menentukan saiz shell elektron atom, tetapi dalam kes ini beratnya hampir keseluruhannya tertumpu di nukleus. definisi lain perlu diperkenalkan, memandangkan konsep asas kimia. unsur kimia - sejenis atom, caj nukleus yang serupa.

Ia sering berlaku atom penentuan sebagai bahan minit zarah kimia boleh dibahagikan. Bagaimana untuk memahami "kimia"? Seperti yang kita telah mengambil perhatian, pembahagian fenomena dalam percubaan itu fizikal dan kimia. Tetapi sudah tentu kewujudan atom. Oleh itu, untuk menentukan kimia yang lebih baik melalui mereka, dan bukan sebaliknya, atom melalui kimia.

ikatan kimia

Ini adalah supaya atom diadakan bersama-sama. Ia tidak membenarkan mereka untuk terbang selain di bawah pengaruh gerakan haba. Berikut adalah ciri-ciri utama bon - ialah jarak dan tenaga internuclear. Ini juga merupakan konsep asas kimia. Panjang bon ditentukan secara uji kaji dengan ketepatan yang cukup tinggi. Tenaga - juga, tetapi tidak selalu. Sebagai contoh, adalah mustahil untuk objektif menentukan apa yang ia adalah berkaitan dengan komunikasi yang berasingan di dalam molekul kompleks. Walau bagaimanapun, tenaga pengabusan bahan yang diperlukan untuk memecahkan semua pautan yang sedia ada sentiasa ditentukan. Mengetahui panjang sambungan, anda boleh menentukan atom disambungkan (mereka mempunyai jarak yang singkat), dan apa - tidak (jarak lebih).

Bilangan koordinasi dan penyelarasan

konsep asas kimia analisis termasuk kedua-dua istilah. Apa yang mereka maksudkan? Mari kita hadapi itu.

Bilangan penyelarasan adalah bilangan jiran terdekat atom tersebut. Dengan kata lain, bilangan mereka dengan siapa dia berkait secara kimia. Penyelarasan adalah kedudukan bersama, jenis dan bilangan jiran. Dalam erti kata lain, konsep ini adalah lebih bermakna. Sebagai contoh, bilangan penyelarasan molekul nitrogen ciri ammonia dan asid nitrik, yang sama - 3. Walau bagaimanapun, mereka mempunyai koordinasi yang berbeza - adalah tidak satah dan rata. Ia ditentukan tanpa mengira sifat hubungan antara perwakilan, manakala keadaan pengoksidaan dan valens - konsep bersyarat, yang dicipta untuk maju untuk meramalkan penyelarasan dan komposisi.

Penentuan molekul

Kami telah menyentuh mengenai konsep ini, memandangkan konsep asas dan undang-undang kimia secara ringkas. Sekarang berlengah mengenai ini dengan lebih terperinci. Di dalam buku teks penentuan kerap molekul sebagai zarah bahan neutral yang lebih rendah, yang mempunyai sifat-sifat kimia, dan boleh wujud secara bebas. Harus diingat bahawa definisi ini kini sudah lapuk. Pertama, hakikat bahawa semua ahli fizik dan ahli kimia merujuk kepada molekul, sifat bahan itu tidak disimpan. Air bercerai, tetapi ia memerlukan sekurang-kurangnya 2 molekul. Darjah penceraian air - adalah 10 ^-7. Dalam erti kata lain, proses ini mungkin tertakluk kepada hanya satu molekul 10 juta. Jika anda mempunyai molekul tunggal, atau ada walaupun seratus, anda tidak boleh mendapatkan idea penceraian itu. Hakikat bahawa kesan haba tindak balas kimia secara amnya termasuk tenaga interaksi antara molekul. Oleh itu, mereka tidak dapat dijumpai pada salah satu daripada mereka. Dan sifat-sifat kimia dan fizikal bahan molekul boleh ditentukan hanya oleh sekumpulan besar molekul. Di samping itu, terdapat ejen yang mampu wujud sendiri, "yang paling kecil" zarah selama-lamanya yang besar dan sangat berbeza daripada molekul konvensional. molekul asasnya adalah kumpulan atom tidak mempunyai cas elektrik. Dalam kes tertentu, ia boleh menjadi satu atom, sebagai contoh, Ne. Kumpulan ini mesti berupaya untuk mengambil bahagian dalam penyebaran, dan juga di lain-lain jenis gerakan haba, yang bertindak sebagai satu unit.

Seperti yang anda lihat, bukan konsep asas supaya mudah kimia. molekul - adalah sesuatu yang perlu dipertimbangkan dengan teliti. Ia mempunyai ciri-ciri sendiri, dan berat molekul. Mengenai kedua kita bincangkan.

jisim molekul

Bagaimana untuk menentukan berat molekul pengalaman? Satu cara - berdasarkan undang-undang Avogadro, ketumpatan relatif wap. Kaedah yang paling tepat adalah spektrometri jisim. Electron tersingkir daripada molekul. Ion yang terhasil pertama tersebar dalam medan elektrik dan kemudian dipesongkan oleh jalan magnetnya. Percuma kepada nisbah jisim ditentukan oleh magnitud sisihan. Terdapat juga kaedah berdasarkan sifat-sifat yang mempunyai penyelesaian. Walau bagaimanapun molekul dalam semua kes-kes ini semestinya mesti dalam gerakan - dalam penyelesaian dalam vacuo ke gas. Jika mereka tidak bergerak, ia adalah mustahil untuk objektif mengira berat badan mereka. Dan kewujudan mereka dalam kes ini, ia adalah sukar untuk dikesan.

Ciri-ciri bahan yang tidak molekul

Bercakap tentang mereka mengatakan bahawa mereka adalah terdiri daripada atom, tidak molekul. Walau bagaimanapun, yang sama adalah benar berkenaan dengan gas mulia. Ini atom bergerak bebas, itu lebih baik menganggap molekul monohydric mereka. Walau bagaimanapun, ini tidak penting. Ia adalah penting bahawa bahan-bahan bukan molekul, terdapat banyak atom, yang dikaitkan bersama-sama. Perlu diingatkan bahawa pembahagian semua bahan-bahan pada molekul dan bukan molekul tidak mencukupi. Pembahagian sambungan yang lebih bermakna. Pertimbangkan, sebagai contoh, perbezaan dalam sifat-sifat grafit dan berlian. Kedua-dua mereka adalah karbon, tetapi yang pertama - lembut, dan kedua - yang kukuh. Bagaimana mereka berbeza antara satu sama lain? Perbezaannya ialah hanya dalam hubungan mereka. Jika kita mengambil kira struktur grafit, kita dapat melihat bahawa hubungan yang kukuh wujud hanya dalam dua dimensi. Tetapi dalam ketiga jarak antara atom yang sangat penting, oleh itu, terdapat ikatan yang kuat. Grafit mudah untuk tergelincir dan perpecahan di sepanjang lapisan ini.

struktur sambungan

Jika tidak, ia dipanggil satu dimensi spatial. Ia mewakili bilangan dimensi ruang, dicirikan dalam bahawa ini berterusan (hampir tak terhingga) sistem rangka (pautan kuat). Nilai-nilai yang ia boleh mengambil masa, - 0, 1, 2 dan 3. Oleh itu, adalah perlu untuk membezakan, laminates, dan rantaian pulau (molekul) struktur tiga dimensi yang berkaitan.

Undang-undang perkadaran yang pasti

Kami telah belajar konsep asas kimia. bahan itu secara ringkas dipertimbangkan oleh kami. Sekarang beritahu tentang undang-undang yang boleh digunakan untuk ia. Biasanya ia dirumuskan seperti berikut: mana-mana komponen tunggal (iaitu, bersih), tidak kira cara bagaimana ia diperoleh, mempunyai komposisi kualitatif dan kuantitatif yang sama. Tetapi apakah konsep "bahan tulen"? Mari kita hadapi itu.

Dua ribu tahun yang lalu, apabila struktur bahan-bahan tidak boleh lebih kaedah langsung untuk mengkaji apabila tidak ada walaupun konsep kimia asas dan undang-undang kimia, kita kenali, ia telah ditentukan secara deskriptif. Sebagai contoh, air - adalah cecair yang merupakan dasar laut dan sungai. Ia tidak mempunyai bau, warna, rasa. Ia mempunyai takat lebur dan takat beku, daripadanya adalah biru tembaga sulfat. air garam adalah kerana ia tidak bersih. Walau bagaimanapun, garam boleh dipisahkan oleh penyulingan. Seperti ini, kaedah deskriptif, menentukan konsep kimia asas dan undang-undang kimia.

Untuk ahli-ahli sains pada masa yang ia tidak jelas bahawa cecair yang diserlahkan dalam pelbagai cara (dengan membakar hidrogen sulfat dehidrasi, air laut penyulingan), mempunyai komposisi yang sama. Penemuan besar dalam bidang sains adalah bukti fakta ini. Ia menjadi jelas bahawa nisbah oksigen dan hidrogen tidak boleh ditukar dengan lancar. Ini bermakna bahawa unsur-unsur terdiri daripada atom - bahagian dibahagikan. Oleh itu sebatian formula disediakan, dan juga disokong saintis perwakilan molekul.

Pada masa kini apa-apa bahan secara jelas atau tersirat ditentukan terutamanya mendakwa bukannya lebur, rasa atau warna. Air - H ₂ O. Jika terdapat molekul yang lain, ia tidak lagi akan menjadi bersih. Oleh itu, bahan molekul tulen adalah satu yang terdiri daripada hanya satu jenis molekul.

Walau bagaimanapun, dalam kes ini, sama dengan elektrolit? Lagipun, mereka termasuk ion yang hadir, bukan sahaja molekul. Kita perlu takrifan yang lebih ketat. bahan molekul tulen adalah satu yang terdiri daripada molekul satu jenis, dan mungkin juga produk boleh balik penukaran pesat mereka (kesatuan isomerization, penceraian). Perkataan "cepat" dalam konteks ini bermakna bahawa pada produk-produk ini, kita tidak boleh menghilangkan, mereka segera muncul semula. Perkataan "terbalik" menunjukkan bahawa penukaran itu tidak dihentikan. Jika diberitahu, maka ia adalah lebih baik untuk mengatakan bahawa ia adalah tidak stabil. Dalam kes ini ia bukan bahan tulen.

Hukum keabadian jisim perkara

Undang-undang ini sejak zaman purba telah dikenali dalam bentuk metafora. Ia menyatakan bahawa perkara itu tidak boleh dicipta dan dimusnahkan. Kemudian datang penggubalan kuantitatif. Menurut ini, berat (dan lewat abad ke-17 - berat) adalah ukuran jumlah bahan.

Undang-undang dalam bentuk biasa telah dibuka pada 1748 Lomonosov. Pada tahun 1789, katanya Lavoisier, seorang saintis Perancis. Kontemporari rumusan adalah seperti berikut: jisim bahan-bahan yang masuk ke dalam tindak balas kimia adalah sama dengan jisim bahan yang terhasil daripadanya.

Hukum Avogadro, undang-undang hubungan isipadu gas

Yang terakhir digubal pada tahun 1808 oleh JL Gay-Lussac, ahli sains Perancis. Pada masa ini undang-undang ini dikenali sebagai undang-undang Gay-Lussac. Menurut ia, jumlah gas reaktif adalah seorang kepada yang lain dan juga jumlah produk gas yang terhasil sebagai nombor kecil keseluruhan.

Undang-undang yang ditemui oleh Gay-Lussac, menjelaskan undang-undang, yang ditemui sedikit kemudian, pada tahun 1811, Amedeo Avogadro, ahli sains Itali. Ia menyatakan bahawa di bawah keadaan yang sama (tekanan dan suhu) dalam gas yang mempunyai jumlah yang sama, bilangan molekul yang sama ada.

Dua kesan penting mengikut undang-undang Avogadro. Yang pertama adalah bahawa di bawah keadaan yang sama, satu mol setiap gas menduduki jumlah yang sama. Jumlah mana-mana daripada mereka dalam keadaan normal (iaitu suhu 0 ° C, serta tekanan 101.325 kPa) adalah 22.4 liter. Akibat kedua undang-undang ini adalah berikut: di bawah keadaan yang sama, nisbah massa gas yang mempunyai isipadu yang sama adalah sama dengan nisbah massa molar mereka .

Ada satu lagi undang-undang yang mesti disebutkan. Mari kita bincangkannya secara ringkas.

Undang-undang dan jadual berkala

DI Mendeleyev, berdasarkan sifat-sifat kimia unsur-unsur dan teori molekul atom, mendapati hukum ini. Acara ini berlaku pada 1 Mac 1869. Undang-undang berkala adalah salah satu yang paling penting dalam alam semula jadi. Ia boleh dirumuskan seperti berikut: sifat-sifat unsur-unsur dan bahan kompleks dan mudah yang mereka bentuk mempunyai kebergantungan berkala terhadap tuduhan nukleus atom mereka.

Jadual berkala, yang dibuat oleh Mendeleev, terdiri daripada tujuh tempoh dan lapan kumpulan. Kumpulan dipanggil tiang menegak. Unsur-unsur di dalamnya masing-masing mempunyai sifat fizikal dan kimia yang sama. Kumpulan itu, seterusnya, dibahagikan kepada subkumpulan (utama dan sampingan).

Baris mendatar jadual ini dipanggil tempoh. Unsur-unsur yang berada di dalamnya berbeza, tetapi mereka mempunyai perkara yang sama - bahawa elektron terakhir mereka terletak pada tahap tenaga yang sama. Dalam tempoh pertama terdapat hanya dua elemen. Ia adalah hidrogen H dan helium Dia. Lapan unsur tersedia dalam tempoh kedua. Pada keempat sudah ada 18. Mendeleev menandai masa ini sebagai yang pertama besar. Pada kelima terdapat juga 18 elemen, strukturnya sama dengan yang keempat. Dalam keenam - 32 elemen. Ketujuh belum selesai. Tempoh ini bermula dengan Perancis (Fr). Kita boleh mengandaikan bahawa ia akan mengandungi 32 elemen, dan juga keenam. Walau bagaimanapun, setakat ini hanya 24 telah dijumpai.

Peraturan laporan itu

Mengikut peraturan ujian, semua elemen cenderung untuk memperoleh elektron atau kehilangannya untuk mempunyai konfigurasi 8-elektron gas mulia yang paling dekat dengannya. Tenaga pengionan ialah jumlah tenaga yang diperlukan untuk memisahkan elektron daripada atom. Peraturan perintah menyatakan bahawa apabila bergerak dari kiri ke kanan pada jadual berkala, lebih banyak tenaga diperlukan untuk melepaskan elektron. Oleh itu, unsur-unsur di sebelah kiri cenderung kehilangan elektron. Sebaliknya, orang-orang di sebelah kanan bersemangat untuk memperolehnya.

Undang-undang dan konsep asas kimia digambarkan dengan ringkas. Sudah tentu, ini hanya maklumat umum. Dalam rangka satu artikel, mustahil untuk memberitahu secara terperinci tentang sains yang serius. Konsep asas dan undang-undang kimia, yang diringkaskan dalam artikel ini, hanyalah titik permulaan untuk kajian lanjut. Lagipun, terdapat banyak bahagian dalam sains ini. Contohnya, misalnya, kimia organik dan bukan organik. Konsep asas setiap bahagian sains ini boleh dipelajari untuk masa yang sangat lama. Tetapi yang dibentangkan di atas adalah berkaitan dengan isu umum. Oleh itu, kita boleh mengatakan bahawa ini adalah konsep asas kimia organik, serta kimia organik.