Ainete keemilised, füüsikalised omadused

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 05:24

Tänapäeval on umbes 2,5 miljonit erinevat nii looduslikku päritolu kui ka inimese kunstlikult sünteesitud ühendit. Kõik need on väga erinevad, mõned neist on asendamatud osalejad elusorganismides toimuvates bioloogilistes protsessides. Ühendeid eristavad üksteisest ainete omadused. Karakteristikuid ja seda, mis veel võimaldab teil konkreetset keemilist molekuli tuvastada, kaalume edasi.

Mis on aine?

Kui defineerite selle mõiste, peate välja tooma selle seose füüsiliste kehadega. On ju kombeks arvestada ainega, millest need kehad koosnevad. Niisiis, klaas, raud, väävel, puit on ained. Näiteid võib tuua lõputult. Lihtsam on mõista järgmist: vaadeldav termin tähistab kõiki maailmas eksisteerivaid erinevaid molekulide kombinatsioone, aga ka lihtsaid monatoomilisi osakesi.

Seega vesi, alkohol, happed, leelised, valgud, süsivesikud, sool, suhkur, liiv, savi, teemant, gaasid ja nii edasi – need on kõik ained. Näited võimaldavad teil selle kontseptsiooni olemust selgem alt tabada.

Füüsiline keha on toode, mille loob loodus või inimene erinevate ühendite baasil. Näiteks klaas on keha, mison valmistatud klaasist ja paberileht on korpus, mis on töödeldud tselluloosist või puidust.

Muidugi on kõik molekulid erinevad. Nende erinevuse aluseks on nende füüsikalised, organoleptilised ja keemilised omadused. Need määratakse spetsiaalsete meetodite abil, mis on igal teadusel oma. See võib olla matemaatiline, analüütiline, eksperimentaalne, instrumentaalne meetod ja palju muud. Näiteks kasutab keemiateadus iga aine või õigemini selle tuvastamiseks selle reaktiivi. See valitakse molekuli struktuuriomaduste ja keemiliste omaduste prognoosi põhjal. Seejärel kontrollitakse seda eksperimentaalselt, kinnitatakse ja fikseeritakse teoreetilises baasis.

Ainete klassifikatsioon

Ühendite rühmadeks jagamisel võib lähtuda paljudest erinevatest tunnustest. Näiteks koondseisund. Kõik need võivad selle teguri järgi olla nelja tüüpi:

• plasma;
• gaas;
• vedelik;
• kristalne aine (tahke).

Kui võtame aluseks "sügavama" tunnuse, siis võib kõik ained jagada järgmisteks osadeks:

• orgaaniline – põhineb süsiniku- ja vesinikuaatomite ahelatel ja tsüklitel;
• anorgaaniline – kõik teised.

Vastav alt ainete valemeid kajastavale elementide koostisele on need kõik järgmised:

• lihtne – ühte tüüpi keemilisest aatomist;
• kompleks – kaks või enam erinevat tüüpi elementi.

Vastukordalihtsad jagunevad metallideks ja mittemetallideks. Ühenditel on palju klasse: soolad, alused, happed, oksiidid, estrid, süsivesinikud, alkoholid, nukleiinhapped ja nii edasi.

Eri tüüpi liitvalemid

Mis on visuaalne, st graafiline seoste kuva? Loomulikult on need ainete valemid. Need on erinevad. Olenev alt liigist erineb ka neis sisalduv info molekuli kohta. Seega on järgmised valikud:

1. Empiiriline ehk molekulaarne. Peegeldab aine kvantitatiivset ja kvalitatiivset koostist. See sisaldab koostisosade sümboleid ja selle vasakpoolses alumises nurgas olevat indeksit, mis näitab selle aatomi kogust molekulis. Näiteks N₂O, Na₂SO₄, AL_2(SO4₎3.
2. Elektrooniline graafika. See valem näitab valentselektronide arvu iga ühendi moodustava elemendi kohta. Seetõttu on selle variandi järgi juba võimalik ennustada ainete mõningaid keemilisi ja füüsikalisi omadusi.
3. Orgaanilises keemias on tavaks kasutada täis- ja lühendatud struktuurivalemeid. Need peegeldavad aatomite sidumise järjekorda molekulides, lisaks näitavad nad selgelt aine kuulumist teatud ühendite klassi. Ja see võimaldab teil täpselt määrata konkreetset tüüpi molekuli ja ennustada kõiki sellele iseloomulikke koostoimeid.

Seetõttu on keemiline sümboolika ja õigesti sõnastatud ühendite valemid kõigi teadaolevate ainetega töötamise kõige olulisem osa. Need on teoreetilised alused, mida peate teadmaiga keemiaõpilane.

Füüsikalised omadused

Väga oluline omadus on ainete avalduvad füüsikalised omadused. Mis sellesse rühma kuulub?

1. Koondseisund erinevatel tingimustel, sealhulgas standardtingimustel.
2. Keetmine, sulatamine, külmutamine, aurustumistemperatuurid.
3. Organoleptilised omadused: värvus, lõhn, maitse.
4. Lahustuvus vees ja muudes lahustites (näiteks orgaanilised).
5. Tihedus ja voolavus, viskoossus.
6. Elektri- ja soojusjuhtivus, soojusmahtuvus.
7. Elektri läbilaskvus.
8. Radioaktiivsus.
9. Absorptsioon ja emissioon.
10. Induktiivsus.

Samuti on mitmeid näitajaid, mis on ainete omadusi kajastava täieliku loetelu jaoks väga olulised. Need on aga füüsikaliste ja keemiliste vahel. See on:

• elektroodi potentsiaal;
• kristallvõre tüüp;
• elektronegatiivsus;
• kõvadus ja rabedus;
• plastilisus ja elastsus;
• volatiilsus või volatiilsus;
• bioloogiline mõju elusorganismidele (mürgine, lämmatav, närve halvav, neutraalne, kasulik jne).

Tihti mainitakse neid näitajaid just siis, kui ainete keemilisi omadusi juba vahetult käsitletakse. Siiski saate need määrata ka füüsilises jaotises, mis pole viga.

Ainete keemilised omadused

Sellesse rühma kuuluvadvaadeldava molekuli kõikvõimalikud interaktsioonid teiste lihtsate ja keeruliste ainetega. See tähendab, et need on otseselt keemilised reaktsioonid. Iga ühenduse tüübi jaoks on need rangelt spetsiifilised. Siiski eristatakse ühiseid rühmaomadusi terve ainete klassi puhul.

Näiteks kõik happed on võimelised reageerima metallidega vastav alt nende asukohale metallide pingete elektrokeemilises reas. Samuti on kõigile iseloomulikud neutraliseerimisreaktsioonid leelistega, interaktsioon lahustumatute alustega. Kontsentreeritud väävel- ja lämmastikhape on aga eriline, kuna nende metallidega interaktsiooni saadused erinevad nendest, mis saadakse reaktsioonide tulemusel teiste selle klassi liikmetega.

Igal ainel on palju keemilisi omadusi. Nende arvu määrab ühendi aktiivsus, see tähendab võime reageerida teiste komponentidega. Seal on väga reaktiivsed, on praktiliselt inertsed. See on rangelt individuaalne näitaja.

Lihtsad ained

Nende hulka kuuluvad need, mis koosnevad sama tüüpi aatomitest, kuid erineva arvuga. Näiteks S_8, O_2, O_3, Au, N _2, P_4, CL_2, Ar ja teised.

Lihtsate ainete keemilised omadused taanduvad koostoimele:

• metallid;
• mittemetallid;
• vesi;
• happed;
• leelised ja amfoteersed hüdroksiidid;
• orgaanilised ühendid;
• soolad;
• oksiidid;
• peroksiidid ja anhüdriidid ja teisedmolekulid.

Jällegi tuleb märkida, et see on iga konkreetse juhtumi puhul väga spetsiifiline omadus. Seetõttu käsitletakse lihtsate ainete füüsikalisi ja keemilisi omadusi eraldi.

Keerulised ained

Sellesse rühma kuuluvad ühendid, mille molekulid on moodustatud kahest või enamast erinevast keemilisest elemendist. Igaüks neist võib olla erinev. Mõistmise huvides on siin mõned lihtsad näited:

• H₃PO₄;
• K₃[Fe(CN)₆];
• Cu(OH)₂;
• LiF;
• AL₂O₃ ja teised.

Kuna need kõik kuuluvad erinevatesse ainete klassidesse, on võimatu välja tuua kõigi ühiseid füüsikalisi ja keemilisi omadusi. Need on konkreetsed omadused, iga juhtumi puhul omapärased ja individuaalsed.

Anorgaanilised ained

Täna on neid üle 500 tuhande. On nii lihtsaid kui ka keerulisi. Kokkuvõttes võib eristada mitmeid anorgaaniliste ühendite põhiklasse, mis esindavad kogu nende mitmekesisust.

1. Lihtsad ained metallid.
2. Oksiidid.
3. Lihtsad ained, mittemetallid.
4. Vääris- või inertgaasid.
5. Peroksiidid.
6. Anhüdriidid.
7. Lenduvad vesinikuühendid.
8. Hüdriidid.
9. Soolad.
10. Happed.
11. Vundamendid.
12. Amfoteersed ühendid.

Iga klassi esindajal on oma füüsilised näitajadkeemilised omadused, mis võimaldavad seda teistest ühenditest eristada ja tuvastada.

Orgaaniliste ainete omadused

Orgaanika on keemia haru, mis tegeleb muude ühendite kui anorgaaniliste ja nende omaduste uurimisega. Nende struktuur põhineb süsinikuaatomitel, mis võivad üksteisega kombineerida erinevates struktuurides:

• lineaarsed ja hargnenud ahelad;
• tsüklid;
• aromaatsed rõngad;
• heterotsüklid.

Elusorganismid koosnevad just sellistest ühenditest, sest elu aluseks on valgud, rasvad ja süsivesikud. Kõik nad on orgaaniliste ainete esindajad. Seetõttu on nende omadused erilised. Kuid igal juhul, olenemata sellest, millisest molekulist me räägime, iseloomustab seda ikkagi teatud füüsikalis-keemiliste omaduste kogum, mida oleme juba varem maininud.

Mis on elav aine?

Elu on aine, millest koosneb kogu meie planeedi biomass. See tähendab, need organismid, mis moodustavad sellel elu:

• bakterid ja viirused;
• lihtne;
• taimed;
• loomad;
• seened;
• inimesed.

Kuna põhiosa elusolendi koostises olevatest ühenditest on orgaanilised, siis saab just need liigitada elusaine rühma. Siiski mitte kõik. Ainult need, ilma milleta on elava biosfääri esindajate olemasolu võimatu. Need on valgud, nukleiinhapped, hormoonid, vitamiinid, rasvad, süsivesikud, aminohapped ja teised. Kasutusele võeti mõiste "elusaine". Vernadski, planeedi biosfääri õpetuse rajaja.

Elusaine omadused:

• energia omamine koos selle muundamise võimalusega;
• iseregulatsioon;
• vaba liikumine;
• põlvkondade vaheldumine;
• äärmuslik mitmekesisus.

Kristallid ja metallilised ained

Kristalliline viitab kõikidele ühenditele, millel on teatud tüüpi ruumilise võre struktuur. On ühendeid, millel on aatom-, molekulaar- või metallikristallvõre. Olenev alt tüübist erinevad ka kristalsete ainete omadused. Tüüpilised tahked ühendid peeneks või jämed alt dispergeeritud kristallide kujul on mitmesugused soolad.

Samuti on sarnase struktuuriga lihtaineid, nagu teemant või grafiit, vääris- ja poolvääriskivid, mineraalid, kivimid. Nende peamised omadused:

• kõvadus;
• haprus;
• keskmised sulamis- ja keemistemperatuurid.

Kuid nagu alati, ei pruugi kõik omadused kõigile sobida.

Aine metallilisi omadusi näitavad metallid ja nende sulamid. Nende jaoks saab eristada ühiseid omadusi:

• plastilisus ja elastsus;
• kõrge keemispunkt, sulamistemperatuur;
• elektri- ja soojusjuhtivus;
• metalliline läige.