Kemi: grundläggande begrepp, definitioner, villkor och lagar

Kemi, grundläggande begrepp som vi anser - är den vetenskap som studerar de ämnen och deras omvandlingar som inträffar med ändringen i struktur och sammansättning, och därmed de egenskaper. Först måste du definiera vad som menas med en term som "substans". Om vi talar om det i vid bemärkelse, det är en form av materia som har en vila massa. Substansen är någon elementarpartikel, till exempel neutron. I kemi, är den term som används i en snävare mening.

Till att börja med en kort beskrivning av de viktigaste termer och begrepp i kemi, atom-molekylära teorin. Efter det vi förklara dem, liksom närvarande några viktiga lagar denna vetenskap.

Grundläggande begrepp i kemi (materia, atomer, molekyler) är bekanta för oss alla från skolan. Nedan följer en kort beskrivning av dem, liksom andra, mindre uppenbara villkor och fenomen.

atomer

Först av allt, alla ämnen som studeras i kemi, som består av små partiklar, kallade atomer. Neutroner är inte samma föremål för studier av denna vetenskap. Det bör också sägas att atomerna kan förena sig med varandra för att därigenom bilda kemiska bindningar. För att bryta detta sammanhang nödvändiga utgifter av energi. Därför behöver atomerna i normala förhållanden inte existera individuellt (förutom "ädelgas"). De är förbundna med varandra åtminstone i par.

Kontinuerlig termisk rörelse

Kontinuerlig termisk rörelse av partiklarna kännetecknas av allt som studerar kemi. De grundläggande begreppen i denna vetenskap kan inte förklara, inte prata om det. Med kontinuerlig rörelse genomsnittlig kinetisk energi är proportionell mot temperaturen hos partikeln (även om det bör noteras att den energi vid olika diskreta partiklar). Ekin = kT / 2, där k - är Boltzmanns konstant. Denna formel gäller för alla typer av rörelse. Sedan Tkin = mV ^2/2, rörelsen av massiva partiklar långsammare. Till exempel om temperaturen är densamma, syremolekylen i genomsnitt flytta till 4 gånger långsammare än kol molekyler. Detta beror på deras massa är mer än 16 gånger. Rörelsen är oscillerande, translations- och rotations. Oscillerande observerats i flytande och fasta, och gasformiga ämnen. Men translationell och roterande lättast utförs i gasen. I vätskor, är det svårare, och fasta - ännu svårare.

molekyler

Vi fortsätter att beskriva de grundläggande begrepp och definitioner av kemi. Om atomerna kombineras med varandra och bildar en liten grupp (kallas molekyler), är sådana grupper som deltar i den termiska rörelse, som verkar som en enhet. Upp till 100 atomer närvarande i typiska molekyler och deras antal är de så kallade högmolekylära föreningar kan vara upp till 105.

icke-molekylära substanser

Emellertid atomer kombineras ofta i ett stort antal band från 107 till 1027. I denna form de är praktiskt taget inte längre delta i den termiska rörelse. Dessa föreningar har föga likhet med molekylen. De är mer som bitar av en solid. Dessa ämnen kallas icke-molekylärt. I detta fall är den termiska rörelsen utförs i pjäsen, och han kan flyga som molekyl. Det finns ett övergångsområde och storlekar, som omfattar föreningar sammansatta av atomer i en mängd av från 105 till 107. Dessa partiklar är antingen mycket stora molekyler eller är små korn av pulver.

joner

Det bör noteras att atomer och grupper kan ha en elektrisk laddning. I det här fallet kallas de joner i denna vetenskap, som kemi, grundläggande begrepp som vi studerar. Eftersom lika laddningar alltid stöter ifrån varandra, kan en substans som är närvarande ett väsentligt överskott av den ena eller andra av laddningarna inte vara stabil. De negativa och positiva laddningar är alltid omväxlande i utrymmet. Men i allmänhet är ämnet elektriskt neutral. Observera att de avgifter som anses stora i elektrostatik, ur synpunkten att kemin är försumbara (vid 105-1015 atomer - 1e).

Objekt studier i kemi

Det är nödvändigt att klargöra att objekten studier i kemi förespråkar de fenomen som inte uppstår, och inte bryta ner atomerna, men bara ordna, som är ansluten på ett nytt sätt. Vissa obligationer är bruten, andra bildas som ett resultat. Med andra ord, de nya substanserna framgår av atomer av den tidigare i sammansättningen av utgångsmaterialen. Om atomerna och de befintliga länkarna mellan dem lagras (t ex förångning av molekylära föreningar), dessa processer avser studier av längre kemi och molekylfysik. I det fall där atomerna bildas eller bryts, är det en undersökning av ämnet av kärn- eller atomfysik. Men gränsen mellan kemiska och fysikaliska fenomen suddig. Efter uppdelningen av vetenskapen i separata villkorad, medan naturen odelbar. Därför kemister mycket användbar kunskap i fysik.

Grundläggande begrepp i kemi vi i korthet. Nu erbjuder vi dig mer att betrakta dem.

Läs mer om atomer

Atomer och molekyler - är något som många människor förknippar kemi. Grundläggande begrepp, dessa måste vara klart definierade. Det faktum att atomerna finns två tusen år sedan, var det ett genidrag att gissa. Då, i den 19: e århundradet, forskare var experimentella data (ännu indirekt). Vi talar om flera relationer Avogadro sammansättning konstanskontroller lagar (nedan vi ser på dessa grundläggande begrepp inom kemi). Atom fortsätter att utforska i 20-talet, då det fanns redan en hel del direkta experimentella bevis. De var baserade på spektroskopi, för spridningen av röntgenstrålar, alfapartiklar, neutroner, elektroner, etc. Storleken på dessa partiklar är cirka 1 E = 1 ° ^-10 m Vikt av - .. Cirka 10 ^-27 - 10 ^-25 kg. I centrum av partiklarna är positivt laddad kärna runt vilken elektroner flytta till den negativa laddningen. Kärnstorlek är ca 10 till ¹⁵ m. Det visar sig att bestämmer storleken av elektronskal av atomen, men i detta fall dess vikt är nästan helt koncentrerad i kärnan. En annan definition bör införas, med tanke på de grundläggande begreppen i kemi. Kemiskt element - en typ av atomer, laddning av kärnan som är identisk.

Det inträffar ofta bestämning atom som en minut partikelsubstans kemiskt odelbara. Hur man förstå "kemisk"? Som vi har noterat, uppdelningen av företeelser i den fysiska och kemiska skyddstillsyn. Men naturligtvis existensen av atomer. Därför, för att bestämma den bättre kemi genom dem, och inte vice versa, atomerna genom kemi.

kemisk bindning

Det är så att atomerna hålls samman. Det är inte möjligt för dem att flyga isär under påverkan av termisk rörelse. Här är de viktigaste egenskaperna för obligationer - är internuclear avstånd och energi. Detta är också de grundläggande koncepten för kemi. Bindningslängden bestäms experimentellt med en tillräckligt hög noggrannhet. Energi - också, men inte alltid. Till exempel, är det omöjligt att objektivt bestämma vad det är i förhållande till ett särskilt meddelande i en komplex molekyl. Dock är energin i finfördelning av ämnet som krävs för att bryta alla befintliga länkar bestäms alltid. Att veta längden på anslutningen kan du avgöra vilka atomer är anslutna (de har en kort sträcka), och vad - nej (längre avstånd).

Antalet och samordning samordning

Grundläggande begrepp för analytisk kemi inkludera dessa två termer. Vad menar de? Låt oss inse det.

antalet Samordningen är antalet närmaste grannar av just atom. Med andra ord, antalet personer som han är relaterad kemiskt. Samordning är ett inbördes läge, typ och antal grannar. Med andra ord är detta koncept mer meningsfullt. Till exempel, koordinationstalet för kvävemolekyler som är karakteristiska för ammoniak och salpetersyra, samma - 3. De har dock olika samordning - inte är plan och platt. Det bestäms oberoende av arten av den förbindelse mellan representationer, medan oxidationstillståndet och valens av - begreppet villkorlig, som är skapade för att avancera att förutsäga samordning och sammansättning.

Bestämning av molekyl

Vi har redan berört detta koncept, med tanke på de grundläggande begrepp och lagar kemi kort. Nu älta det mer i detalj. I läroböcker frekvent bestämning av molekylen såsom lägre neutrala substanspartiklar, som har sina kemiska egenskaper, och kan existera oberoende. Det bör noteras att denna definition är för närvarande föråldrad. För det första, det faktum att alla de fysiker och kemister hänvisar till en molekyl, ämnesegenskaper sparas inte. Vatten dissocierar, men det krävs minst 2 molekyler. Graden av dissociation av vatten - är 10 ^-7. Med andra ord kan denna process vara föremål för en enda molekyl av 10 miljoner. Om du har en enda molekyl, eller finns det även en hundra, kan du inte få en uppfattning om dess dissociation. Det faktum att de termiska effekterna av kemiska reaktioner innefattar i allmänhet den interaktionsenergin mellan molekyler. Därför kan de inte hittas på en av dem. Och kemiska och fysikaliska egenskaper av molekylära substanser kan endast bestämmas av en stor grupp av molekyler. Dessutom finns det agenter som kan existera på egen hand "den minsta" partikel obestämd tid stor och skiljer sig mycket från konventionella molekyler. Molekylen är i huvudsak en grupp av atomer som inte är elektriskt laddade. I det enskilda fallet, kan det vara en atom, till exempel, Ne. Denna grupp måste kunna delta i diffusionen, såväl som i andra typer av termisk rörelse, som verkar som en enhet.

Som ni kan se, är inte så enkelt grundläggande begrepp i kemi. Molekylen - är något som bör övervägas noga. Det har sina egna egenskaper och molekylvikt. Om det senare vi nu diskuterar.

molekylmassa

Hur man bestämmer molekylvikt av upplevelsen? Ett sätt - som bygger på Avogadros lag, den relativa densiteten av ånga. Den mest exakta metoden är masspektrometri. Electron slås ut av molekylen. Den resulterande jonen dispergeras först i ett elektriskt fält och sedan avlänkas av dess magnetbana. Laddning till massförhållande bestäms av storleken på avvikelsen. Det finns också metoder baserade på de egenskaper som har lösningar. Emellertid molekylen i alla dessa fall måste nödvändigtvis vara i rörelse - i lösningen i vakuum till en gas. Om de inte rör sig, är det omöjligt att objektivt beräkna sin vikt. Och deras existens i detta fall är det svårt att upptäcka.

Funktioner i icke-molekylära substanser

Att tala om dem säger att de är sammansatta av atomer, inte molekyler. Dock är det samma sak med avseende på ädelgaser. Dessa atomer rör sig fritt, därmed bättre ta sitt envärda molekyler. Detta är dock inte viktigt. Det är viktigt att icke-molekylära substanser, det finns mycket av atomer, som är sammanlänkade. Det bör noteras att uppdelningen av alla ämnen på molekylär och icke molekyl otillräcklig. Uppdelningen av anslutningen mer meningsfull. Tänk till exempel, skillnaden i egenskaperna hos grafit och diamant. Båda av dem är kol, men den första - mjuk, och den andra - en fast substans. Hur skiljer de sig från varandra? Skillnaden är bara i sin anslutning. Om vi betraktar strukturen av grafit, kan vi se att starka relationer förekommer endast i två dimensioner. Men i den tredje mycket viktiga interatom avstånd, därför finns det ett starkt band. Grafit är lätt att halka och dela längs dessa lager.

konnektivitet struktur

Annars är det kallas en rumslig dimension. Den representerar antalet dimensioner av utrymmet, kännetecknad av att dessa kontinuerliga (nästan oändligt) skelett systemet (starka länkar). De värden att den kan ta, - 0, 1, 2 och 3. Därför är det nödvändigt att skilja den tredimensionellt ansluten, laminat, och ö-kedjan (molekyl) struktur.

Lagen i bestämda proportioner

Vi har redan lärt sig grundläggande begrepp i kemi. Materialet var kort anses av oss. Nu berätta om den lag som gäller för den. Vanligtvis den formuleras enligt följande: varje enskild komponent (dvs ren), oberoende av det sätt på vilket det har erhållits, har samma kvalitativa och kvantitativa sammansättning. Men vad gör begreppet "rent ämne"? Låt oss inse det.

Två tusen år sedan, när strukturen av de ämnen som inte kan vara mer direkta metoder för att studera när det fanns inte ens grundläggande kemiska begrepp och lagar för kemi, bekant för oss, bestämdes det beskrivande. Till exempel, vatten - är en vätska, som utgör grunden för hav och floder. Det har ingen lukt, färg, smak. Det har en sådan smält- och fryspunkt, från den är blå kopparsulfat. Saltvatten är eftersom det inte är rent. Emellertid kan salter separeras genom destillation. Så här, det beskrivande metoden fastställde grundläggande kemiska begrepp och lagar kemi.

För forskare vid den tiden var det inte uppenbart att den vätska som är markerad på olika sätt (genom att bränna vätesulfat uttorkning, havsvatten destillation), har samma sammansättning. Stora upptäckten i vetenskapen var bevis på detta faktum. Det blev tydligt att förhållandet mellan syre och väte inte kan ändras smidigt. Detta innebär att elementen består av atomer - odelbara portioner. Sålunda föreningar med formeln framställdes, och även underbyggda vetenskapsmän representation av molekyler.

Nuförtiden varje substans explicit eller implicit bestäms i första hand kraven snarare än smältning, smak eller färg. Vatten - _H2O Om det finns andra molekyler, kommer det inte längre att vara ren. Följaktligen är rent molekylärt ämne en som är sammansatt av endast en typ av molekyler.

Men i det här fallet vara med elektrolyter? När allt kommer omkring, bland annat de joner är närvarande, inte bara molekyler. Vi måste vara mer strikt definition. Rent molekylärt substans är en sådan som är sammansatt av molekyler av en typ, och eventuellt även reversibla produkter av deras snabb omvandling (isomeriserings föreningarna, dissociation). Ordet "fast" i detta sammanhang betyder att dessa produkter kan vi inte bli av, de omedelbart återkommer. Ordet "reversibel" indikerar att omvandlingen inte upphör. Om meddelas, då är det bättre att säga att det är instabil. I det här fallet är det inte ett rent ämne.

Lagen om bevarande av massa av materia

Denna lag har sedan urminnes tider varit kända i metaforisk form. Det uppgav att ärendet inte kan skapas och oförstörbar. Sedan kom dess kvantitativa formulering. Enligt detta, vikten (och den sena 17-talet - vikt) är ett mått på mängden substans.

Lagen i den vanliga formen öppnades 1748 Lomonosov. Under 1789 lade den Lavoisier, en fransk vetenskapsman. Samtida dess formulering är följande: massan av de ämnen ingå kemisk reaktion är lika med massan av ämnen som resulterar från den.

Avogadros lag, lagen om volym relationer gaser

Den sista formulerades 1808 av JL Gay-Lussac, fransk vetenskapsman. För närvarande denna lag kallas lagen om Gay-Lussac. Enligt det, volymen av reaktiva gaser är till varandra såväl som till volymen av de erhållna gasformiga produkterna som helhet litet antal.

Mönster, som fann Gay-Lussac, förklarar lagen, som öppnades lite senare, år 1811, Amedeo Avogadro, en italiensk forskare. Det anges att på lika villkor (tryck och temperatur) i gaserna med samma volym, samma antal molekyler som finns närvarande.

Två viktiga konsekvenser följer av lag Avogadros. Den första ligger i det faktum att under identiska förhållanden, en mol av någon gas upptar lika stor volym. Förskjutning av antingen under normala förhållanden (som är temperaturen 0 ° C och 101,325 kPa) var 22,4 liter. Den andra konsekvensen av denna lag enligt följande: viktförhållandet av de gaser med samma belopp på lika villkor, som är lika med förhållandet mellan deras molmassa.

Det finns en annan lag, som verkligen behöver nämnas. Vi kommer att berätta om den kortfattat.

Periodiska lag och bord

D. I. Mendeleev, baserat på de kemiska egenskaperna hos elementen och de atomära och molekylära forskare som upptäckte denna lag. Denna händelse ägde rum 1 mar 1869 Periodisk Law är en av de viktigaste i naturen. Den kan anges enligt följande: egenskaper hos element formade av komplexa och enkla substanser och har en periodisk beroende av laddningarna hos kärnan av atomer.

Periodiska systemet, som skapades av Mendeleev, består av sju perioder och åtta grupper. Grupper som kallas dess vertikala kolumner. Element inom var och en av dem har liknande fysikaliska och kemiska egenskaper. Gruppen, i sin tur, är uppdelad i undergrupper (huvud- och sido).

De horisontella rader i tabellen avser perioderna. Element som är i dem, skiljer sig sinsemellan, men de har gemensamt - det faktum att deras senaste elektroner på samma energinivå. Under den första perioden är bara två element. H är väte och helium He. De åtta elementen är i den andra perioden. I den fjärde av deras redan 18. Mendeleev betecknas denna period som den första stora. I femte och 18 element, är dess struktur liknande den fjärde. Som en del av den sjätte - 32 element. Den sjunde är inte klar. Denna period börjar med French (Fr). Vi kan anta att det kommer att innehålla 32 element, liksom sjätte. Men än så länge bara 24 tyckte.

regel otketa

Enligt regeln otketa alla element tenderar att förvärva en elektron eller förlora det för att ha en konfiguration 8-elektron av ädelgasen närmast dem. Jonisering energi - är mängden energi som krävs för att separera den elektron från atomen. Otketa regeln säger att när du flyttar från vänster till höger på det periodiska systemet du behöver mer energi för att ta bort en elektron. Därför objekt som är på vänster sida, försöka se till att förlora en elektron. Tvärtom, att de som ligger på höger sida, ivriga köpa den.

Lagar och grundläggande begrepp i kemi, vi i korthet. Naturligtvis är detta bara allmän information. I en artikel är det omöjligt att tala om en sådan allvarlig vetenskap i detalj. Grundläggande begrepp och lagar kemi som beskrivs i denna artikel - är en utgångspunkt för vidare studier. När allt kommer omkring i denna vetenskap finns många sektioner. Det är, till exempel, organisk och oorganisk kemi. Grundläggande begrepp för vart och ett av avsnitten i denna vetenskap kan studeras under en lång tid. Men de som beskrivs ovan, se allmänna frågor. Därför kan vi säga att dessa är de grundläggande begrepp inom organisk kemi, samt oorganisk.