كيمياء غير عضوية. الكيمياء العامة وغير العضوية

الكيمياء غير العضوية هي جزء من الكيمياء العامة. وهي تدرس خصائص وسلوك المركبات غير العضوية - هيكلها وقدرتها على التفاعل مع المواد الأخرى. يدرس هذا الاتجاه جميع المواد ، باستثناء تلك المبنية من سلاسل الكربون (وهذا الأخير هو موضوع دراسة الكيمياء العضوية).

وصف

الكيمياء هي علم معقد. تقسيمها إلى فئات هي مشروطة بحتة. على سبيل المثال ، ترتبط الكيمياء غير العضوية والعضوية بمركبات تسمى بيولوجيًا. وتشمل هذه الهيموغلوبين والكلوروفيل وفيتامين ب₁₂ والعديد من الانزيمات.

في كثير من الأحيان عند دراسة المواد أو العملياتمن الضروري الأخذ في الاعتبار العلاقات المتبادلة المختلفة مع العلوم الأخرى. وتغطي الكيمياء العامة وغير العضوية المواد البسيطة والمعقدة التي يصل عددها إلى 400000. وغالبا ما تشتمل دراسة خصائصها على مجموعة واسعة من طرق الكيمياء الفيزيائية ، لأنها يمكن أن تجمع بين الخصائص المميزة للعلم مثل الفيزياء. تتأثر جودة المواد بالموصلية ، النشاط المغناطيسي والبصري ، تأثير العوامل الحفازة والعوامل "المادية" الأخرى.

كقاعدة عامة ، يتم تصنيف المركبات غير العضوية وفقا لوظائفها:

حامض.
أسباب.
أكاسيد.
الملح.

تنقسم الأكاسيد في الغالب إلى معادن (أكاسيد أساسية أو أنهيدريدات أساسية) وأكسيدات غير معدنية (أكاسيد حمضية أو أنهيدريدات حمض).

جيل

ينقسم تاريخ الكيمياء غير العضوية إلى عدةالفترات. في المرحلة الأولية ، تراكمت المعرفة من خلال الملاحظات العشوائية. منذ العصور القديمة ، جرت محاولات لتحويل المعادن غير النفيسة إلى معادن ثمينة. تم نشر فكرة Alchemical بواسطة أرسطو من خلال عقيدة قابلية تحويل العناصر.

في النصف الأول من القرن الخامس عشراحتدم الوباء. خاصة السكان عانوا من الجدري والطاعون. يعتقد Aesculapius أن الأمراض الناجمة عن بعض المواد ، ويجب السيطرة عليها بمساعدة المواد الأخرى. هذا أدى إلى بداية ما يسمى الفترة الطبية الكيميائية. في ذلك الوقت ، أصبحت الكيمياء علوم مستقلة.

تشكيل علم جديد

خلال الكيمياء عصر النهضة من عملية بحتةأصبح مجال البحوث "متضخمة" مع المفاهيم النظرية. لقد حاول العلماء شرح العمليات العميقة التي تحدث مع المواد. في عام 1661 قدم روبرت بويل مفهوم "العنصر الكيميائي". في عام 1675 يفصل نيكولاس ليمر عن العناصر الكيميائية للمعادن من النباتات والحيوانات ، مما يؤدي إلى دراسة كيمياء المركبات غير العضوية ، باستثناء المركبات العضوية.

في وقت لاحق حاول الكيميائيون تفسير ظاهرة الاحتراق. ابتكر العالم الألماني جورج ستال نظرية phlogistons ، والتي بموجبها يرفض الجسم القابل للاشتعال الجسيمات اللاجاذبية للفلوجستون. في عام 1756 ، أثبت ميخائيل لومونوسوف ، بشكل تجريبي ، أن احتراق بعض المعادن يرتبط بجسيمات الهواء (الأكسجين). كما فند أنطوان لافوازييه نظرية علماء الدواجن ، وأصبح سلف النظرية الحديثة للاحتراق. كما قدم مفهوم "مجموعة العناصر الكيميائية".

تنمية

الفترة التالية تبدأ بعمل جون دالتونويحاول تفسير القوانين الكيميائية من خلال تفاعل المواد على المستوى الذري (الميكروسكوبي). أعطى المؤتمر الكيميائي الأول في كارلسروه في عام 1860 تعريفات لمفاهيم الذرة ، التكافؤ ، المكافئ والجزيء. وبفضل اكتشاف القانون الدوري وإنشاء نظام دوري ، أثبت دميتري مينديلييف أن النظرية الجزيئية الذرية مرتبطة ليس فقط بالقوانين الكيميائية ، ولكن أيضًا بالخصائص الفيزيائية للعناصر.

المرحلة التالية في تطوير الكيمياء غير العضويةيرتبط اكتشاف الاضمحلال الإشعاعي في عام 1876 وتوضيح تصميم الذرة في عام 1913. تحل دراسة ألبريشت كيسل وهلبرت لويس في عام 1916 مشكلة طبيعة الروابط الكيميائية. واستناداً إلى نظرية التوازن غير المتجانس لـ Willard Gibbs و Henrik Roszeb ، أنشأ Nikolai Kurnakov في عام 1913 إحدى الطرق الرئيسية للكيمياء غير العضوية الحديثة - التحليل الفيزيائي والكيميائي.

أساسيات الكيمياء غير العضوية

المركبات غير العضوية في الطبيعة تحدث فيشكل من المعادن. قد تحتوي التربة على كبريتيد الحديد ، مثل البيريت ، أو كبريتات الكالسيوم على شكل جبس. المركبات غير العضوية تحدث أيضا كجزيئات حيوية. يتم تصنيعها لاستخدامها كمحفزات أو الكواشف. أول مركب غير عضوي اصطناعي مهم هو نترات الأمونيوم المستخدمة لإخصاب التربة.

أملاح

العديد من المركبات غير العضوية تمثلالمركبات الأيونية التي تتكون من الكاتيونات والأنيونات. هذه هي ما يسمى الأملاح ، والتي هي موضوع البحث في الكيمياء غير العضوية. أمثلة من المركبات الأيونية هي:

كلوريد المغنيسيوم (MgCl₂) ، والتي تشمل الكاتيونات المغنيسيوم²⁺ والأنيونات كل^-.
أكسيد الصوديوم (الصوديوم₂O) ، والتي تتكون من كاتيونات الصوديوم⁺ والأنيون O^2-.

في كل ملح ، تكون نسب الأيونات على هذا النحوالشحنات الكهربائية هي في حالة توازن، أي المجمع ككل متعادلة كهربائيا. ووصف أيونات الأكسدة وسهولة التشكيل، أن النتائج من إمكانية تأين (الكاتيونات) أو تقارب الإلكترون (الأنيونات) من العناصر التي تتشكل فيها.

تحتوي الأملاح غير العضوية على أكاسيد ،الكربونات والكبريتيدات والهاليدات. تتميز العديد من المركبات بنقطة انصهار عالية. الأملاح غير العضوية هي عادة تكوينات بلورية صلبة. ميزة أخرى مهمة هي قابليتهم للذوبان في الماء وسهولة التبلور. بعض الأملاح (على سبيل المثال ، كلوريد الصوديوم) قابلة للذوبان بسهولة في الماء ، في حين أن آخرين (على سبيل المثال ، SiO2) غير قابلة للذوبان تقريبا.

المعادن والسبائك

المعادن مثل الحديد والنحاس والبرونز والنحاسالألومنيوم ، هي مجموعة من العناصر الكيميائية في الجزء السفلي الأيسر من الجدول الدوري. تضم هذه المجموعة 96 عنصرًا تتميز بالموصلية الحرارية العالية والتوصيل الكهربائي. وهي تستخدم على نطاق واسع في علم المعادن. يمكن تقسيم المعادن شرطيًا إلى أسود وملون وثقيل وخفيف. بالمناسبة ، العنصر الأكثر استخداما هو الحديد ، فإنه يحتل 95 ٪ من الإنتاج العالمي بين جميع أنواع المعادن.

السبائك هي مواد معقدة ،الحصول عليها عن طريق ذوبان ومزج اثنين أو أكثر من المعادن في حالة سائلة. وهي تتكون من قاعدة (العناصر المهيمنة في نسبة مئوية: الحديد والنحاس والألمنيوم ، إلخ) مع إضافات صغيرة من مكونات الخلط والتعديل.

تستخدم البشرية حوالي 5000 نوع من السبائك. هم المواد الرئيسية في البناء والصناعة. بالمناسبة ، هناك أيضا السبائك بين المعادن وغير المعادن.

تصنيف

في جدول الكيمياء غير العضوية ، تنقسم المعادن إلى عدة مجموعات:

6 عناصر في المجموعة القلوية (الليثيوم ، البوتاسيوم ، الروبيديوم ، الصوديوم ، فرنسا ، السيزيوم) ؛
4 - في الأرض القلوية (الراديوم والباريوم والسترونشيوم والبوتاسيوم) ؛
40 - في الانتقال (التيتانيوم والذهب والتنغستن والنحاس والمنغنيز ، سكانديوم ، والحديد ، وما إلى ذلك) ؛
15 - اللانثينيدات (اللنثانوم ، السيريوم ، الإربيوم ، إلخ) ؛
15 - الأكتينيدات (اليورانيوم ، الأكتينيوم ، الثوريوم ، الفرميونات ، إلخ) ؛
7 - semimetals (الزرنيخ ، البورون ، الأنتيمون ، الجرمانيوم ، وما إلى ذلك) ؛
7- المعادن الخفيفة (الألومنيوم ، القصدير ، البزموت ، الرصاص ، إلخ).

المواد غير المعدنية

يمكن أن تكون العناصر غير المعدنية عناصر كيميائية ،والمركبات الكيميائية. في الحالة الحرة يشكلون مواد بسيطة ذات خصائص غير معدنية. في الكيمياء غير العضوية ، هناك 22 عنصرًا. هذه هي الهيدروجين ، البورون ، الكربون ، النيتروجين ، الأكسجين ، الفلور ، السليكون ، الفوسفور ، الكبريت ، الكلور ، الزرنيخ ، السيلينيوم ، إلخ.

أكثر المعادن غير التقليدية هي الهالوجين.في تفاعل مع المعادن ، فإنها تشكل مركبات ، رابطة منها هي الأيونية أساسا ، على سبيل المثال ، KCl أو CaO. عندما تتفاعل اللافلزات مع بعضها البعض ، يمكن أن تشكل مركبات مرتبطة تساهميا (Cl3N ، ClF ، CS2 ، الخ).

القواعد والأحماض

القواعد هي مواد معقدة ، وأهمهاوهي هيدروكسيد قابل للذوبان في الماء. عند إذابتها ، فإنها تنفصل مع الكاتيونات المعدنية وأنيونات الهيدروكسيد ، ودرجة الحموضة فيها أكبر من 7. ويمكن اعتبار القواعد على أنها معاكسة كيميائياً للأحماض ، لأن الأحماض المفككة للمياه تزيد من تركيز أيونات الهيدروجين (H3O +) حتى تنخفض القاعدة.

الأحماض هي المواد التي تشارك فيهاالتفاعلات الكيميائية مع القواعد ، واقتلاعهم من الإلكترونات. معظم الأحماض ذات الأهمية العملية قابلة للذوبان في الماء. عندما يذوب ، ينفصلون من كاتيونات الهيدروجين (H⁺) والأنيونات الحمضية ، ودرجة الحموضة فيها أقل من 7.

</ p>>