Química: conceptes bàsics, definicions, termes i lleis

Química, conceptes bàsics que considerem - és la ciència que estudia les substàncies i les seves transformacions que ocorren amb el canvi en l'estructura i composició, i per tant les propietats. En primer lloc, cal definir què s'entén per un terme com "substància". Si parlem d'això en un sentit ampli, és una forma de matèria que té una massa en repòs. La substància és qualsevol partícula elemental, per exemple, el neutró. En química, el terme s'utilitza en un sentit més estret.

Per començar amb una breu descripció dels principals termes i conceptes de la química, la teoria atòmica-molecular. Després d'això, ells, així com presentar algunes lleis importants d'aquesta ciència expliquem.

conceptes bàsics de la química (matèria, àtoms, molècules) són familiars per a tots nosaltres de l'escola. A continuació es mostra una breu descripció dels mateixos, així com altres fenòmens, termes i menys òbvies.

àtoms

En primer lloc, totes les substàncies que s'estudien en la química, compost de partícules petites, anomenades àtoms. Els neutrons no són el mateix objecte d'estudi d'aquesta ciència. També s'ha de dir que els àtoms poden unir entre si, formant d'aquesta manera enllaços químics. Per tal de trencar aquesta connexió, la despesa d'energia necessari. Per tant, els àtoms en les condicions normals no existeixen individualment (excepte "gas noble"). Estan connectats entre si almenys en parells.

moviment tèrmic continu

moviment tèrmic continu de les partícules es caracteritzen per tot el que la química estudiar. Els conceptes bàsics d'aquesta ciència no pot explicar, no parlar-ne. Amb el moviment continu de l'energia cinètica mitjana és proporcional a la temperatura de la partícula (encara que cal assenyalar que l'energia en diferents partícules discretes). Ekin = kT / 2, on k - és la constant de Boltzmann. Aquesta fórmula és vàlida per a qualsevol tipus de moviment. Des Tkin = mV ^2/2, el moviment de partícules massives més lentament. Per exemple, si la temperatura és la mateixa, la molècula d'oxigen en el moviment mitjana a 4 vegades més lentes que les molècules de carboni. Això es deu al fet que la seva massa és més de 16 vegades. El moviment oscil·lant és, de translació i de rotació. Oscil·lant s'observa en substàncies líquides i sòlides, i gasosos. Però la translació com de rotació van dur a terme més fàcilment en el gas. En els líquids, és més difícil, i en els sòlids - encara més difícil.

molècules

Continuem per descriure els conceptes bàsics i definicions de la química. Si els àtoms es combinen entre si, formant un petit grup (anomenat molècules), aquests grups estan involucrats en el moviment tèrmic, actuant com una unitat. Fins a 100 àtoms presents en les molècules típics, i el seu nombre és dels anomenats compostos d'alt pes molecular pot ser de fins a 105.

substàncies no moleculars

No obstant això, els àtoms es combinen sovint en un gran nombre de bandes de 107 a 1027. En aquesta manera que estan pràcticament ja no participen en el moviment tèrmic. Aquestes associacions tenen poca semblança amb la molècula. Són més com a peces d'un sòlid. Aquestes substàncies s'anomenen no molecular. En aquest cas, el moviment tèrmic es porta a terme dins de la peça, i que pot volar com molècula. Hi ha una regió i mides de transició, que inclou associacions compostes d'àtoms en una quantitat de des de 105 a 107. Aquestes partícules són o bé molècules molt grans o són petits grans de pols.

ions

Cal assenyalar que els àtoms i els grups poden posseir una càrrega elèctrica. En aquest cas es denominen ions en aquesta ciència, com la química, conceptes bàsics dels que estem estudiant. Com les càrregues com sempre es repel·leixen entre si, una substància que està present un excés substancial d'un o altre dels càrrecs no pot ser estable. Les càrregues negatives i positives són sempre s'alternen en l'espai. Però, en general, la substància és elèctricament neutre. Recordeu que els càrrecs que es consideren grans en electrostàtica, des del punt de vista de la química són insignificants (al 105-1015 àtoms - 1e).

Objectes d'estudi de la química

Cal aclarir que els objectes d'estudi en la química advoquen pels fenòmens, que no es derivin, i no es descomponen els àtoms, però només reorganitzar, que està connectat d'una manera nova. Alguns enllaços es trenquen, altres es formen com a resultat. En altres paraules, les noves substàncies apareixen a partir dels àtoms de l'antiga en la composició dels materials de partida. Si s'emmagatzemen els àtoms, i els enllaços existents entre ells (per exemple, l'evaporació de compostos moleculars), aquests processos es relacionen amb l'estudi de més temps Química i Física Molecular. En el cas en què es formen o es trenquen els àtoms, és un estudi sobre el tema de la física nuclear o atòmica. No obstant això, la frontera entre la química i els fenòmens físics borrosa. Després de la divisió de la ciència en condicional per separat, mentre que el caràcter indivisible. Per tant, el coneixement químics molt útil de la física.

conceptes bàsics de la química que es descriuen breument. Ara li oferim més de considerar-los.

Llegir més sobre els àtoms

Els àtoms i les molècules - és alguna cosa amb el que molta gent la química associada. Conceptes bàsics, aquestes han d'estar clarament definides. El fet que existeixen els àtoms, fa dos mil anys, va ser un cop de geni per endevinar. Després, al segle 19, els científics van ser les dades experimentals (encara indirecta). Estem parlant de múltiples relacions Avogadro lleis composició de constància (continuació ens fixem en aquests conceptes bàsics de la química). Àtom de continuar explorant al segle 20, quan ja hi havia una gran quantitat d'evidència experimental directa. Ells es van basar en espectroscòpia, per la dispersió dels raigs X, partícules alfa, neutrons, electrons, etc. La mida d'aquestes partícules és d'aproximadament 1 E = 1 ° ^-10 m Pes de - .. Aproximadament 10 ^-27 - 10 ^-25 kg. Al centre de les partícules està carregada positivament nucli al voltant del qual els electrons es mouen a la càrrega negativa. la mida del nucli és de 10 a ¹⁵ m. Resulta que determina la mida de la capa d'electrons de l'àtom, però en aquest cas el seu pes es concentra gairebé per complet en el nucli. Una altra definició ha de ser introduït, tenint en compte els conceptes bàsics de la química. Element químic - un tipus d'àtoms, càrrega del nucli dels quals és idèntic.

Sovint es produeix àtom de determinació com una substància de partícules minuts químicament indivisible. Com entendre la "química"? Com hem assenyalat, la divisió dels fenòmens en el període de prova física i química. Però és clar, l'existència dels àtoms. Per tant, per determinar la millor química a través d'ells, i no a l'inrevés, els àtoms a través de la química.

enllaç químic

Això és perquè els àtoms es mantenen units. No els permeten volar a part sota la influència del moviment tèrmic. Aquestes són les principals característiques dels bons - és la distància internuclear i energia. Aquest és també els conceptes bàsics de la química. La longitud de l'enllaç es determina experimentalment amb una prou alta precisió. Energia - també, però no sempre. Per exemple, és impossible determinar objectivament el que és en relació amb una comunicació separada en una molècula complexa. No obstant això, l'energia de l'atomització de la substància necessària per trencar tots els enllaços existents sempre determinat. Coneixent la longitud de la connexió, es pot determinar quins àtoms estan connectats (tenen una distància curta), i el que - no (distància més llarga).

El nombre de coordinació i coordinació

conceptes bàsics de la química analítica inclouen aquests dos termes. Què volen dir? Siguem realistes.

El nombre de coordinació és el nombre de veïns més propers d'aquest àtom en particular. En altres paraules, el nombre d'aquells amb els quals està relacionat químicament. La coordinació és una posició mútua, el tipus i nombre de veïns. En altres paraules, aquest concepte és més significativa. Per exemple, el nombre de coordinació de les molècules de nitrogen característics d'amoníac i l'àcid nítric, el mateix - 3. No obstant això, tenen diferents coordinació - és no plana i plana. Es determina amb independència de la naturalesa de la connexió entre les representacions, mentre que l'estat d'oxidació i valència de - la noció de condicional, que es creen per tal d'avançar per predir la coordinació i la composició.

Determinació de la molècula

Ja hem tocat aquest concepte, tenint en compte els conceptes i les lleis de la química breument bàsics. Ara pensar-hi amb més detall. En els llibres de text determinació freqüent de la molècula com partícules de substància inferior neutrals, que té les seves propietats químiques, i pot existir de forma independent. Cal assenyalar que aquesta definició es troba actualment fora de data. En primer lloc, el fet que tots els físics i químics es refereixen a una molècula, propietats de la substància no es guarden. L'aigua es dissocia, però requereix almenys 2 molècules. El grau de dissociació de l'aigua - és 10 ^-7. En altres paraules, aquest procés pot ser objecte d'una única molècula de 10 milions. Si té una sola molècula, o hi ha fins i tot un centenar, no es pot obtenir una idea del seu dissociació. El fet que els efectes tèrmics de les reaccions químiques generalment inclouen l'energia d'interacció entre les molècules. Per tant, no es poden trobar en un d'ells. I les propietats químiques i físiques de les substàncies moleculars només poden ser determinats per un gran grup de molècules. A més, hi ha agents que són capaços d'existir en la seva pròpia, "el més petit" partícula indefinidament gran i molt diferent de les molècules convencionals. La molècula és essencialment un grup d'àtoms no estan carregades elèctricament. En el cas particular, pot ser un àtom, per exemple, Ne. Aquest grup ha de poder participar en la difusió, així com en altres tipus de moviment tèrmic, actuant com una unitat.

Com es pot veure, no és tan simples conceptes bàsics de la química. La molècula - és una cosa que ha de ser considerat acuradament. Té les seves pròpies propietats, i el pes molecular. Sobre aquest últim que ara discutim.

massa molecular

Com determinar el pes molecular de l'experiència? Una forma - sobre la base de la llei d'Avogadro, la densitat relativa de vapor. El mètode més precís és l'espectrometria de masses. Electron eliminat de la molècula. L'ió resultant es dispersa primer en un camp elèctric i, a continuació desviat pel seu camí magnètic. Relació de càrrega a massa es determina per la magnitud de la desviació. També hi ha mètodes basats en les propietats que tenen solucions. No obstant això molècula en tots aquests casos ha de ser necessàriament en moviment - en la solució al buit fins a un gas. Si no es mouen, és impossible calcular objectivament el seu pes. I la seva existència en aquest cas és difícil de detectar.

Característiques de substàncies no moleculars

Parlar d'ells diuen que estan compostos d'àtoms, molècules no. No obstant això, el mateix és cert pel que fa als gasos nobles. Aquests àtoms es mouen lliurement, per tant assumir millor les seves molècules monovalents. No obstant això, això no és important. És important que les substàncies no moleculars, hi ha una gran quantitat d'àtoms, que estan units entre si. Cal observar que la divisió de totes les substàncies de la molecular i insuficient no molecular. La divisió de la connexió més significativa. Considerem, per exemple, la diferència en les propietats del grafit i el diamant. Tots dos són de carboni, però el primer - suau, i el segon - un sòlid. Com es diferencien l'un de l'altre? La diferència està només en la seva connectivitat. Si tenim en compte l'estructura del grafit, podem veure que les relacions fortes existeixen només en dues dimensions. Però en el tercer distàncies interatòmiques molt importants, per tant, hi ha un fort vincle. El grafit és fàcil relliscar i divideix al llarg d'aquestes capes.

estructura de connectivitat

En cas contrari, se li diu una dimensió espacial. Es representa el nombre de dimensions de l'espai, caracteritzat perquè aquests (gairebé infinita) del sistema esquelet contínues (enllaços forts). Els valors que pot prendre, - 0, 1, 2 i 3. Per tant, cal distingir el laminats, i l'estructura en tres dimensions connectat, cadena d'illes (molecular).

Llei de les proporcions definides

Ja hem après els conceptes bàsics de la química. El material va ser considerat breument per nosaltres. Ara dir sobre la llei que s'aplica a ella. En general, es formula així: qualsevol component únic (és a dir, neta), independentment de la manera en què s'hagi obtingut, té la mateixa composició qualitativa i quantitativa. Però el que fa el concepte de "substància pura"? Siguem realistes.

Fa dos mil anys, quan l'estructura de les substàncies que no poden ser mètodes més directes per estudiar quan no hi havia ni tan sols conceptes químiques bàsiques i les lleis de la química, que ens són familiars, es va determinar de forma descriptiva. Per exemple, l'aigua - és un líquid que constitueix la base dels mars i rius. No té olor, color, sabor. Té un punt de fusió i de congelació a tal, que és blau sulfat de coure. L'aigua salada es deu al fet que no està net. No obstant això, les sals es poden separar per destil·lació. Així, el mètode descriptiu, determina els conceptes químiques bàsiques i les lleis de la química.

Per als científics en el moment no era obvi que el líquid que es posa en relleu de diverses maneres (per la crema d'hidrogen deshidratació sulfat, la destil·lació d'aigua de mar), té la mateixa composició. Gran descobriment en la ciència va ser la prova d'aquest fet. Es va fer evident que la relació d'oxigen i l'hidrogen no es pot canviar sense problemes. Això significa que els elements es componen d'àtoms de - parts indivisibles. D'aquesta manera es van preparar els compostos de la fórmula, i també corroborades científics representació de molècules.

Avui dia qualsevol substància explícitament o implícitament determinada principalment afirma en lloc de fusió, el gust o color. Aigua - H ₂ O. Si hi ha altres molècules, que ja no serà net. En conseqüència, la substància molecular pur és un que està compost d'un sol tipus de molècules.

No obstant això, en aquest cas, estar amb electròlits? Després de tot, que inclouen ions són presents, no només les molècules. Hem de ser més estricta definició. substància molecular pur és un que està compost de molècules d'un tipus, i possiblement també els productes reversibles de la seva conversió ràpida (unions d'isomerització, dissociació). La paraula "ràpid" en aquest context vol dir que en aquests productes, no podem desfer-nos de, reapareixen immediatament. La paraula "reversible" indica que la conversió no és portat a la seva fi. Si notificat, llavors és millor dir que és inestable. En aquest cas, no és una substància pura.

La llei de conservació de la massa de la matèria

Aquesta llei té des de l'antiguitat estat coneguts en forma metafòrica. Va indicar que l'assumpte no es pot crear i indestructible. Després va venir la seva formulació quantitativa. D'acord amb això, el pes (i finals del segle 17 - pes) és una mesura de la quantitat de substància.

La llei en la forma habitual es va obrir en 1748 Lomonosov. En 1789, es va afegir Lavoisier, un científic francès. Contemporary la seva formulació és la següent: la massa de les substàncies d'entrar en reacció química és igual a la massa de substàncies que resulten.

la llei d'Avogadro, la llei dels gasos relacions volumètriques

L'últim d'ells va ser formulada en 1808 per JL Gay-Lussac, científic francès. Actualment aquesta llei es diu la llei de Gay-Lussac. D'acord amb això, el volum de gasos reactius són un a l'altre així com al volum dels productes gasosos resultants com un tot nombres petits.

La llei descoberta per Gay-Lussac explica la llei, que es va descobrir una mica més tard, el 1811, Amedeo Avogadro, un científic italià. Afirma que en condicions iguals (pressió i temperatura) en els gasos que tenen els mateixos volums, hi ha el mateix nombre de molècules presents.

Dues conseqüències importants deriven de la llei d'Avogadro. El primer és que, en les mateixes condicions, una mol de qualsevol gas ocupa un volum igual. El volum de qualsevol d'ells en condicions normals (que són la temperatura de 0 ° C, així com la pressió de 101.325 kPa) és de 22,4 litres. La segona conseqüència d'aquesta llei és la següent: en igualtat de condicions, la proporció de les masses de gasos que tenen el mateix volum és igual a la proporció de les seves masses molars.

Hi ha una altra llei que cal esmentar. Parlem d'això en breu.

Llei i taula periòdica

DI Mendeleyev, basat en les propietats químiques dels elements i en la teoria molecular atòmica, va descobrir aquesta llei. Aquest esdeveniment va ocórrer l'1 de març de 1869. La llei periòdica és una de les més importants de la naturalesa. Es pot formular de la següent manera: les propietats dels elements i les substàncies complexes i simples que formen tenen una dependència periòdica de les càrregues dels nuclis dels seus àtoms.

La taula periòdica, que Mendeleev va crear, està formada per set períodes i vuit grups. Els grups s'anomenen columnes verticals. Els elements dins de cadascun d'ells tenen propietats físiques i químiques similars. El grup, al seu torn, es divideix en subgrups (principal i lateral).

Les files horitzontals d'aquesta taula s'anomenen períodes. Els elements que hi són difereixen, però tenen una cosa comuna que els seus últims electrons es troben al mateix nivell d'energia. En el primer període només hi ha dos elements. És l'hidrogen H i l'heli Ell. Hi ha vuit elements disponibles en el segon període. A la quarta ja hi ha 18. Mendeleev marca aquest període com el primer gran. A la cinquena també hi ha 18 elements, la seva estructura és similar a la quarta. En el sisè - 32 elements. El setè no està acabat. Aquest període comença amb França (Fr). Podem suposar que contindrà 32 elements, així com la sisena. Tanmateix, fins ara només s'han trobat 24.

La regla de l'informe

Segons la regla de la prova, tots els elements solen adquirir un electró o perdre-lo per tenir la configuració de 8 electrons del gas noble més proper. L'energia de la ionització és la quantitat d'energia que es necessita per separar un electró des d'un àtom. La regla del decret estableix que quan es mou d'esquerra a dreta en una taula periòdica, es requereix més energia per separar l'electró. Per tant, els elements del costat esquerre tendeixen a perdre l'electró. Al contrari, els de la dreta estan ansiosos per adquirir-la.

Les lleis i els conceptes bàsics de la química es van descriure breument. Per descomptat, això només és informació general. En el marc d'un article, és impossible explicar detalladament sobre una ciència tan seriosa. Els conceptes i lleis bàsics de la química, resumits en aquest article, només són un punt de partida per a un estudi posterior. Després de tot, hi ha moltes seccions en aquesta ciència. Hi ha, per exemple, química orgànica i inorgànica. Els conceptes bàsics de cadascuna de les seccions d'aquesta ciència es poden estudiar durant molt de temps. Però els que es presenten anteriorment estan relacionats amb qüestions generals. Per tant, podem dir que aquests són els conceptes bàsics de la química orgànica, així com de la química inorgànica.