’ими€

»зучение вопроса о предмете химии. –ассмотрение периодической системы химических элементов ћенделеева, истори€ ее открыти€, структура и значение. ’имические соединени€, реакции и типы химических св€зей. Ќоменклатура органических и неорганических веществ.

–убрика ’ими€
¬ид реферат
язык русский
ƒата добавлени€ 29.05.2010
–азмер файла 35,8 K

ќтправить свою хорошую работу в базу знаний просто. »спользуйте форму, расположенную ниже

—туденты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

ћинистерство образовани€ и науки –оссийской ‘едерации

јрмавирский государственный педагогический университет

–еферат

’»ћ»я

¬ыполнила:

—тудентка ‘»я, 302 группы

 узнецова Ќ.—.

јрмавир

2010

—одержание

1. „то такое хими€?

2. ѕериодическа€ система элементов ћенделеева

3. ’имические соединени€

4. ’имические св€зи

5. ’имические реакции

6. ќрганические и неорганические вещества

7. —писок литературы

1. „то такое хими€?

’имми€ (от араб. Шнгн«Ѕээ, предположительно от египетского Ђchemiї - чЄрный, откуда также греческое название ≈гипта, чернозЄма и свинца - Ђчерна€ земл€ї; другие возможные варианты: др.-греч. чхмпт - Ђсокї, Ђэссенци€ї, Ђвлагаї, Ђвкусї, др.-греч. чхмб - Ђсплав (металлов)ї, Ђлитьеї, Ђпотокї, др.-греч. чхмехуйт - Ђсмешиваниеї) - одна из важнейших и обширных областей естествознани€, наука о веществах, их свойствах, строении и превращени€х, происход€щих в результате химических реакций, а также фундаментальных законах, которым эти превращени€ подчин€ютс€. ѕоскольку все вещества состо€т из атомов, которые благодар€ химическим св€з€м способны формировать молекулы, то хими€ занимаетс€ в основном изучением взаимодействий между атомами и молекулами, полученными в результате таких взаимодействий.

ѕредмет химии - химические элементы и их соединени€, а также закономерности, которым подчин€ютс€ различные химические реакции. ’имию, иногда называют центральной наукой из-за ее особого положени€ среди естественных наук. ќна соедин€ет физико-математические и биолого-социальные науки. Ёто делает химию Ђнаукой-гигантомї. —овременна€ хими€ €вл€етс€ самой обширной среди всех естественных наук.

’ими€ как самосто€тельна€ дисциплина определилась в XVI-XVII веках, после р€да научных открытий, обосновавших механистическую картину мира, развити€ промышленности, создани€ фабрик, по€влени€ буржуазного общества. ќднако из-за того, что хими€, в отличие от физики, не могла быть выражена количественно, существовали споры, €вл€етс€ ли хими€ количественной воспроизводимой наукой или это некий иной вид познани€. ¬ 1661 году –оберт Ѕойль создал труд Ђ’имик-скептикї, в котором объ€снил разность свойств различных веществ тем, что они построены из разных частиц (корпускул), которые и отвечают за свойства вещества. ¬ан √ельмонт, изуча€ горение, ввЄл пон€тие газ дл€ вещества, которое образуетс€ при нЄм, открыл углекислый газ. ¬ 1672 году Ѕойль открыл, что при обжиге металлов их масса увеличиваетс€, и объ€снил это захватом Ђвесомых частиц пламениї.

ћ.¬. Ћомоносов уже в первой известной своей работе, именно к данной области естествознани€ отношение имеющей - ЂЁлементы математической химииї (1741), в отличие от большинства химиков своего времени, считавших эту сферу де€тельности искусством, классифицирует еЄ как науку, начина€ труд свой словами:

Ђ’ими€ - наука об изменени€х, происход€щих в смешанном теле, поскольку оно смешанноеЕ.Ќе сомневаюсь, что найдутс€ многие, которым это определение покажетс€ неполным, будут сетовать на отсутствие начал разделени€, соединени€, очищени€ и других выражений, которыми наполнены почти все химические книги; но те, кто проницательнее, легко усмотр€т, что упом€нутые выражени€, которыми весьма многие писатели по химии имеют обыкновение обремен€ть без надобности свои исследовани€, могут быть охвачены одним словом: смешанное тело. ¬ самом деле, обладающий знанием смешанного тела может объ€снить все возможные изменени€ его, и в том числе разделение, соединение и т. д.ї

2. ѕериодическа€ система элементов ћенделеева

ѕериодимческа€ системма химимческих элемемнтов (таблимца ћенделемева) - классификаци€ химических элементов, устанавливающа€ зависимость различных свойств элементов от зар€да атомного €дра. —истема €вл€етс€ графическим выражением периодического закона, установленного русским химиком ƒ.». ћенделеевым в 1869 году. ≈Є первоначальный вариант был разработан ƒ.». ћенделеевым в 1869-1871 годах и устанавливал зависимость свойств элементов от их атомного веса (по-современному от атомной массы). ¬сего предложено несколько сотен[1] вариантов изображени€ периодической системы (аналитических кривых, таблиц, геометрических фигур и т. п.). ¬ современном варианте системы предполагаетс€ сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец (группа) определ€ет основные физико-химические свойства, а строки представл€ют собой периоды, в определЄнной мере подобные друг другу.

»стори€ открыти€

  середине XIX века были открыты почти 60 химических элементов, и попытки найти закономерности в этом наборе предпринимались неоднократно. ¬ 1829 году ƒЄберейнер опубликовал найденный им Ђзакон триадї: атомный вес многих элементов близок к среднему арифметическому двух других элементов, близких к исходному по химическим свойствам (стронций, кальций и барий, хлор, бром и йод и др.). ѕервую попытку расположить элементы в пор€дке возрастани€ атомных весов предприн€л јлександр Ёмиль Ўанкуртуа (1862), который разместил элементы вдоль винтовой линии и отметил частое циклическое повторение химических свойств по вертикали. ќбе указанные модели не привлекли внимани€ научной общественности.

¬ 1866 году свой вариант периодической системы предложил химик и музыкант ƒжон јлександр Ќьюлендс, модель которого (Ђзакон октавї) внешне немного напоминала менделеевскую, но была скомпрометирована настойчивыми попытками автора найти в таблице мистическую музыкальную гармонию. ¬ этом же дес€тилетии по€вились ещЄ несколько попыток систематизации химических элементов; ближе всего к окончательному варианту подошЄл ёлиус Ћотар ћейер (1864). ƒ.». ћенделеев опубликовал свою первую схему периодической таблицы в 1869 году в статье Ђ—оотношение свойств с атомным весом элементовї (в журнале –усского химического общества); ещЄ ранее (февраль 1869 г.) научное извещение об открытии было им разослано ведущим химикам мира.

ѕо легенде, мысль о системе химических элементов пришла к ћенделееву во сне, однако известно, что однажды на вопрос, как он открыл периодическую систему, учЄный ответил: Ђя над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдругЕ готової.

Ќаписав на карточках основные свойства каждого элемента (их в то врем€ было известно 63, из которых один - дидим Di - оказалс€ в дальнейшем смесью двух вновь открытых элементов, празеодима и неодима), ћенделеев начинает многократно переставл€ть эти карточки, составл€ть из них р€ды сходных по свойствам элементов, сопоставл€ть р€ды один с другим. »тогом работы стал отправленный в 1869 году в научные учреждени€ –оссии и других стран первый вариант системы (Ђќпыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходствеї), в котором элементы были расставлены по дев€тнадцати горизонтальным р€дам (р€дам сходных элементов, ставших прообразами групп современной системы) и по шести вертикальным столбцам (прообразам будущих периодов). ¬ 1870 году ћенделеев в Ђќсновах химииї публикует второй вариант системы (Ђ≈стественную систему элементовї), имеющий более привычный нам вид: горизонтальные столбцы элементов-аналогов превратились в восемь вертикально расположенных групп; шесть вертикальных столбцов первого варианта превратились в периоды, начинавшиес€ щелочным металлом и заканчивающиес€ галогеном.  аждый период был разбит на два р€да; элементы разных вошедших в группу р€дов образовали подгруппы.

—ущность открыти€ ћенделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства мен€ютс€ не монотонно, а периодически. ѕосле определЄнного количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повтор€тьс€. Ќапример, натрий похож на калий, фтор похож на хлор, а золото похоже на серебро и медь. –азумеетс€, свойства не повтор€ютс€ в точности, к ним добавл€ютс€ и изменени€. ќтличием работы ћенделеева от работ его предшественников было то, что основ дл€ классификации элементов у ћенделеева была не одна, а две - атомна€ масса и химическое сходство. ƒл€ того, чтобы периодичность полностью соблюдалась, ћенделеевым были предприн€ты очень смелые шаги: он исправил атомные массы некоторых элементов, несколько элементов разместил в своей системе вопреки прин€тым в то врем€ представлени€м об их сходстве с другими (например, таллий, считавшийс€ щелочным металлом, он поместил в третью группу согласно его фактической максимальной валентности), оставил в таблице пустые клетки, где должны были разместитьс€ пока не открытые элементы. ¬ 1871 году на основе этих работ ћенделеев сформулировал ѕериодический закон, форма котора€ со временем была несколько усовершенствована.

Ќаучна€ достоверность ѕериодического закона получили подтверждение очень скоро: в 1875-1886 годах были открыты галлий (экаалюминий), скандий (экабор) и германий (экасилиций), дл€ которых ћенделеев, пользу€сь периодической системой, предсказал не только возможность их существовани€, но и, с поразительной точностью, целый р€д физических и химических свойств.

¬ начале XX века с открытием строени€ атома было установлено, что периодичность изменени€ свойств элементов определ€етс€ не атомным весом, а зар€дом €дра, равным атомному номеру и числу электронов, распределение которых по электронным оболочкам атома элемента определ€ет его химические свойства.

ƒальнейшее развитие периодической системы св€зано с заполнением пустых клеток таблицы, в которые помещались всЄ новые и новые элементы: благородные газы, природные и искусственно полученные радиоактивные элементы. —едьмой период периодической системы до сих пор не завершЄн, проблема нижней границы таблицы ћенделеева остаЄтс€ одной из важнейших в современной теоретической химии.

—труктура периодической системы

–аспространЄннее других €вл€ютс€ 3 формы таблицы ћенделеева: Ђкоротка€ї (короткопериодна€), Ђдлинна€ї (длиннопериодна€) и Ђсверхдлинна€ї. ¬ Ђсверхдлинномї варианте каждый период занимает ровно одну строчку. ¬ Ђдлинномї варианте лантаноиды и актиноиды вынесены из общей таблицы, дела€ еЄ более компактной. ¬ Ђкороткойї форме записи, в дополнение к этому, четвЄртый и последующие периоды занимают по 2 строчки; символы элементов главных и побочных подгрупп выравниваютс€ относительно разных краЄв клеток.

 оротка€ форма таблицы, содержаща€ восемь групп элементов, была официально отменена »ёѕј  в 1989 году. Ќесмотр€ на рекомендацию использовать длинную форму, коротка€ форма продолжила приводитьс€ в большом числе российских справочников и пособий и после этого времени. »з современной иностранной литературы коротка€ форма исключена полностью, вместо неЄ используетс€ длинна€ форма. “акую ситуацию некоторые исследователи св€зывают в том числе с кажущейс€ рациональной компактностью короткой формы таблицы, а также с инерцией, стереотипностью мышлени€ и невоспри€тием современной (международной) информации.

¬ 1969 году “еодор —иборг предложил расширенную периодическую таблицу элементов. Ќильсом Ѕором разрабатывалась лестнична€ (пирамидальна€) форма периодической системы. —уществует и множество других, редко или вовсе не используемых, но весьма оригинальных, способов графического отображени€ ѕериодического закона. —егодн€ существуют несколько сот вариантов таблицы, при этом учЄные предлагают всЄ новые варианты.

«начение периодической системы

ѕериодическа€ система ƒ.». ћенделеева стала важнейшей вехой в развитии атомно-молекул€рного учени€. Ѕлагодар€ ей сложилось современное пон€тие о химическом элементе, были уточнены представлени€ о простых веществах и соединени€х.

ѕрогнозирующа€ роль периодической системы, показанна€ ещЄ самим ћенделеевым, в XX веке про€вилась в оценке химических свойств трансурановых элементов.

ѕо€вление периодической системы открыло новую, подлинно научную эру в истории химии и р€де смежных наук - взамен разрозненных сведений об элементах и соединени€х по€вилась стройна€ система, на основе которой стало возможным обобщать, делать выводы, предвидеть.

3. ’имические соединени€

’имимческое соединемние (сложное вещество) - сложное вещество, состо€щее из химически св€занных атомов двух или нескольких элементов. Ќекоторые простые вещества также могут рассматриватьс€ как химические соединени€, если их молекулы состо€т из атомов, соединЄнных ковалентной св€зью (например, азот, кислород и др.). —остав химического соединени€ записываетс€ в виде химических формул, а строение часто изображаетс€ структурными формулами.

¬ подавл€ющем большинстве случаев химические соединени€ подчин€етс€ закону посто€нства состава и закону кратных отношений. ќднако известны довольно многочисленные соединени€ переменного состава.

’имические соединени€ получают в результате химических реакций. ќбразование химических соединений сопровождаетс€ выделением (экзотермическа€ реакци€) или поглощением (Ёндотермическа€ реакци€) энергии. ‘изические и химические свойства химических соединений отличаютс€ от свойств веществ, из которых они получены. ’имические соединени€ раздел€ютс€ на неорганические и органические. »звестно более 100 тыс. неорганических и более 3 млн органических соединений.  аждое химическое соединение, которое описано в литературе, имеет уникальный цифровой идентификатор, число CAS.

—ложные вещества: оксиды, основани€, кислоты, соли.

4. ’имические св€зи

’имическа€ св€зь - €вление взаимодействи€ атомов, обусловленное перекрыванием электронных облаков св€зывающихс€ частиц, которое сопровождаетс€ уменьшением полной энергии системы. “ермин Ђхимическое строениеї впервые ввЄл ј.ћ. Ѕутлеров в 1861 году. “ак же он заложил основы теории химического строени€. √лавные положени€ этой теории следующие:

јтомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности. »зменение этой последовательности приводит к образованию нового вещества с новыми свойствами.

—оединение атомов происходит в соответствии с валентностью.

—войства веществ завис€т не только от их состава, но и от Ђхимического строени€ї, т. е. от пор€дка соединени€ атомов в молекулах и характера их взаимного вли€ни€. Ќаиболее сильно вли€ют друг на друга атомы, непосредственно св€занные между собой.

“ипы св€зи

ћеталлическа€ св€зь - химическа€ св€зь, обусловленна€ наличием относительно свободных электронов. ’арактерна как дл€ чистых металлов, так и их сплавов и интерметаллических соединений.

ћеханизм металлической св€зи

¬о всех узлах кристаллической решетки расположены положительные ионы металла. ћежду ними беспор€дочно, подобно молекулам газа движутс€ валентные электроны, отщепившиес€ от атомов при образовании ионов. Ёти электроны играют роль цемента, удержива€ вместе положительные ионы; в противном случае решетка распалась бы под действием сил отталкивани€ между ионами. ¬месте с тем и электроны удерживаютс€ ионами в пределах кристаллической решЄтки и не могут еЄ покинуть. —илы св€зи не локализованы и не направлены. ѕоэтому в большинстве случаев про€вл€ютс€ высокие координационные числа (например, 12 или 8).

’арактерные кристаллические решЄтки

Ѕольшинство металлов образует одну из следующих высокосимметричных решеток с плотной упаковкой атомов: кубическую объемно центрированную, кубическую гранецентрированную и гексагональную. ¬ кубической объемно центрированной решетке (ќ÷ ) атомы расположены в вершинах куба и один атом в центре объема куба.  убическую объемно центрированную решетку имеют металлы: Pb, K, Na, Li, бета-Ti, бета-Zr, Ta, W, V, альфа-Fe, Cr, Nb, Ba и др. ¬ кубической гранецентрированной решетке (√÷ ) атомы расположены в вершинах куба и в центре каждой грани. –ешетку такого типа имеют металлы: альфа-Ca, Ce, альфа-Sr, Tn, Pb, Ni, Ag, Au, Pd, Pt, Rh, Jr, гамма-Fe, Cu, альфа-Co и др. ¬ гексагональной решетке атомы расположены в вершинах и центре шестигранных оснований призмы, а три атома - в средней плоскости призмы. “акую упаковку атомов имеют металлы: Mg, альфа-Ti, Cd, Re, Os, Ru, Zn, бета-Co, Be, бета-Ca и др.

—вободно движущиес€ электроны обусловливают высокую электро- и теплопроводность. ¬ещества, обладающие металлической св€зью, часто сочетают прочность с плаcтичностью, так как при смещении атомов друг относительно друга не происходит разрыв св€зей.

 овалентна€ св€зь (атомна€ св€зь, гомеопол€рна€ св€зь) - химическа€ св€зь, образованна€ перекрытием (обобществлением) пары валентных электронных облаков. ќбеспечивающие св€зь электронные облака (электроны) называютс€ общей электронной парой.

ѕроста€ ковалентна€ св€зь образуетс€ из двух неспаренных валентных электронов, по одному от каждого атома:

¬ результате обобществлени€ электроны образуют заполненный энергетический уровень. —в€зь образуетс€, если их суммарна€ энерги€ на этом уровне будет меньше, чем в первоначальном состо€нии (а разница в энергии будет не чем иным, как энергией св€зи).

«аполнение электронами атомных (по кра€м) и молекул€рных (в центре) орбиталей в молекуле H2. ¬ертикальна€ ось соответствует энергетическому уровню, электроны обозначены стрелками, отражающими их спины.

—огласно теории молекул€рных орбиталей, перекрывание двух атомных орбиталей приводит в простейшем случае к образованию двух молекул€рных орбиталей (ћќ): св€зывающей ћќ и антисв€зывающей (разрыхл€ющей) ћќ. ќбобществленные электроны располагаютс€ на более низкой по энергии св€зывающей ћќ.

¬иды ковалентной св€зи

—уществуют три вида ковалентной химической св€зи, отличающихс€ механизмом образовани€:

1. ѕроста€ ковалентна€ св€зь. ƒл€ ее образовани€ каждый из атомов предоставл€ет по одному неспаренному электрону. ѕри образовании простой ковалентной св€зи формальные зар€ды атомов остаютс€ неизменными.

≈сли атомы, образующие простую ковалентную св€зь, одинаковы, то истинные зар€ды атомов в молекуле также одинаковы, поскольку атомы, образующие св€зь, в равной степени владеют обобществлЄнной электронной парой. така€ св€зь называетс€ непол€рной ковалентной св€зью. “акую св€зь имеют простые вещества, например ќ2; N2; C12.

≈сли атомы различны, то степень владени€ обобществленной парой электронов определ€етс€ различием в электроотрицательност€х атомов. јтом с большей электроотрицательностью сильнее прит€гивает к себе пару электронов св€зи, и его истинный зар€д становитс€ отрицательным. јтом с меньшей электроотрицательностью приобретает, соответственно, такой же по величине положительный зар€д. “ака€ ковалентна€ св€зь называетс€ пол€рной.

2. ƒонорно-акцепторный механизм. ƒл€ образовани€ этого вида ковалентной св€зи оба электрона предоставл€ет один из атомов - донор. ¬торой из атомов, участвующий в образовании св€зи, называетс€ акцептором. ¬ образовавшейс€ молекуле формальный зар€д донора увеличиваетс€ на единицу, а формальный зар€д акцептора уменьшаетс€ на единицу.

3. —емипол€рна€ св€зь. Ётот вид ковалентной св€зи образуетс€ между атомом, обладающим неподелЄнной парой электронов (азот, фосфор, сера, галогены и т. п.) и атомом с двум€ неспаренными электронами (кислород, сера). ќбразование семипол€рной св€зи протекает в два этапа:

1. ѕеренос одного электрона от атома с неподелЄнной парой электронов к атому с двум€ неспаренными электронами. ¬ результате атом с неподелЄнной парой электронов превращаетс€ в катион-радикал (положительно зар€женна€ частица с неспаренным электроном), а атом с двум€ неспаренными электронами - в анион-радикал (отрицательно зар€женна€ частица с неспаренным электроном).

2. ќбобществление неспаренных электронов (как в случае простой ковалентной св€зи).

ѕри образовании семипол€рной св€зи атом с неподелЄнной парой электронов увеличивает свой формальный зар€д на единицу, а атом с двум€ неспаренными электронами понижает свой формальный зар€д на единицу.

у-св€зь и р-св€зь

—игма (у)-, пи (р) - св€зи - приближенное описание видов ковалентных св€зей в молекулах различных соединений, у-св€зь характеризуетс€ тем, что плотность электронного облака максимальна вдоль оси, соедин€ющей €дра атомов. ѕри образовании р-св€зи осуществл€етс€ так называемое боковое перекрывание электронных облаков, и плотность электронного облака максимальна Ђнадї и Ђподї плоскостью у-св€зи. ƒл€ примера возьмем этилен, ацетилен и бензол.

¬ молекуле этилена —2Ќ4 имеетс€ двойна€ св€зь —Ќ2=—Ќ2, его электронна€ формула: Ќ:—:—:Ќ. ядра всех атомов этилена расположены в одной плоскости. “ри электронных облака каждого атома углерода образуют три ковалентные св€зи с другими атомами в одной плоскости (с углами между ними примерно 120∞). ќблако четвертого валентного электрона атома углерода располагаетс€ над и под плоскостью молекулы. “акие электронные облака обоих атомов углерода, частично перекрыва€сь выше и ниже плоскости молекулы, образуют вторую св€зь между атомами углерода. ѕервую, более прочную ковалентную св€зь между атомами углерода называют у-св€зью; вторую, менее прочную ковалентную св€зь называют р-св€зью.

¬ линейной молекуле ацетилена

Ќ-—?—-Ќ (Ќ: —: —: Ќ)

имеютс€ у-св€зи между атомами углерода и водорода, одна у-св€зь между двум€ атомами углерода и две р-св€зи между этими же атомами углерода. ƒве р-св€зи расположены над сферой действи€ у-св€зи в двух взаимно перпендикул€рных плоскост€х.

¬се шесть атомов углерода циклической молекулы бензола —6H6 лежат в одной плоскости. ћежду атомами углерода в плоскости кольца действуют у-св€зи; такие же св€зи имеютс€ у каждого атома углерода с атомами водорода. Ќа осуществление этих св€зей атомы углерода затрачивают по три электрона. ќблака четвертых валентных электронов атомов углерода, имеющих форму восьмерок, расположены перпендикул€рно к плоскости молекулы бензола.  аждое такое облако перекрываетс€ одинаково с электронными облаками соседних атомов углерода. ¬ молекуле бензола образуютс€ не три отдельные р-св€зи, а едина€ р-электронна€ система из шести электронов, обща€ дл€ всех атомов углерода. —в€зи между атомами углерода в молекуле бензола совершенно одинаковые.

»онна€ св€зь - прочна€ химическа€ св€зь, образующа€с€ между атомами с большой разностью электроотрицательностей, при которой обща€ электронна€ пара полностью переходит к атому с большей электроотрицательностью. ѕримером может служить соединение CsF, в котором Ђстепень ионностиї составл€ет 97 %.

»онна€ св€зь - крайний случай пол€ризации ковалентной пол€рной св€зи. ќбразуетс€ между типичными металлом и неметаллом. ѕри этом электроны у металла полностью переход€т к неметаллу. ќбразуютс€ ионы.

≈сли химическа€ св€зь образуетс€ между атомами, которые имеют очень большую разность электроотрицательностей (Ёќ > 1.7 по ѕолингу), то обща€ электронна€ пара полностью переходит к атому с большей Ёќ. –езультатом этого €вл€етс€ образование соединени€ противоположно зар€женных ионов:

ћежду образовавшимис€ ионами возникает электростатическое прит€жение, которое называетс€ ионной св€зью. ¬ернее, такой взгл€д удобен. Ќа деле ионна€ св€зь между атомами в чистом виде не реализуетс€ нигде или почти нигде, обычно на деле св€зь носит частично ионный, а частично ковалентный характер. ¬ то же врем€ св€зь сложных молекул€рных ионов часто может считатьс€ чисто ионной. ¬ажнейшие отличи€ ионной св€зи от других типов химической св€зи заключаютс€ в ненаправленности и ненасыщаемости. »менно поэтому кристаллы, образованные за счЄт ионной св€зи, т€готеют к различным плотнейшим упаковкам соответствующих ионов.

’арактеристикой подобных соединений служит хороша€ растворимость в пол€рных растворител€х (вода, кислоты и т. д.). Ёто происходит из-за зар€женности частей молекулы. ѕри этом диполи растворител€ прит€гиваютс€ к зар€женным концам молекулы, и, в результате Ѕроуновского движени€, Ђрастаскиваютї молекулу вещества на части и окружают их, не дава€ соединитьс€ вновь. ¬ итоге получаютс€ ионы окружЄнные дипол€ми растворител€.

ѕри растворении подобных соединений, как правило, выдел€етс€ энерги€, так как суммарна€ энерги€ образованных св€зей растворитель-ион больше энергии св€зи анион-катион. »сключени€ составл€ют многие соли азотной кислоты (нитраты), которые при растворении поглощают тепло (растворы охлаждаютс€). ѕоследний факт объ€сн€етс€ на основе законов, которые рассматриваютс€ в физической химии

¬одородна€ св€зь - разновидность донорно-акцепторной св€зи, невалентное взаимодействие между атомом водорода H, ковалентно св€занным с атомом A группы A-H молекулы RA-H и электроотрицательным атомом B другой молекулы (или функциональной группы той же молекулы) BR'. –езультатом таких взаимодействий €вл€ютс€ комплексы RA-H***BR' различной степени стабильности, в которых атом водорода выступает в роли Ђмостаї, св€зывающего фрагменты RA и BR'.

ќсобенност€ми водородной св€зи, по которым ее выдел€ют в отдельный вид, €вл€етс€ ее не очень высока€ прочность, распространенность и важность, особенно в органических соединени€х, а также некоторые побочные эффекты, св€занные с малыми размерами и отсутствием дополнительных электронов у водорода.

ѕрирода водородной св€зи

¬озникновение водородной св€зи можно в первом приближении объ€снить действием электростатических сил. јтом с большой электроотрицательностью, например, фтор в молекуле HF смещает на себ€ электронное облако, приобрета€ значительный эффективный отрицательный зар€д, а €дро атома водорода (протон) почти лишаетс€ электронного облака и приобретает эффективный положительный зар€д. ћежду протоном атома водорода и отрицательно зар€женным атомом фтора соседней молекулы возникает электростатическое прит€жение, что и приводит к образованию водородной св€зи.

јтом водорода, соединенный с атомом сильно электроотрицательного элемента, способен к образованию еще одной химической св€зи с другим сильно электроотрицательным атомом.

—войства

Ёнерги€ водородной св€зи значительно меньше энергии обычной ковалентной св€зи (не превышает 40 кƒж/моль). ќднако этой энергии достаточно, чтобы вызвать ассоциацию молекул, то есть их объединение в димеры или полимеры. »менно ассоциаци€ молекул служит причиной аномально высоких температур плавлени€ и кипени€ таких веществ, как фтороводород, вода, аммиак. ¬одородна€ св€зь в значительной мере определ€ет свойства и таких биологически важных веществ, как белки и нуклеиновые кислоты.

‘акторы, вли€ющие на прочность водородной св€зи

ѕрочность водородной св€зи (энтальпи€ образовани€ комплекса) зависит от пол€рности комплекса и колеблетс€ от ~ 6 кƒж/моль дл€ комплексов молекул галогеноводородов с инертными газами до 160 кƒж/моль дл€ ион-молекул€рных комплексов (AHB)±; так, дл€ комплекса (H2O*H*OH2)+ образованного H2O и H3O+ - 132 кƒж/моль в газовой фазе.

¬ли€ние водородной св€зи на физические свойства

—в€зь этого типа, хот€ и слабее ионной и ковалентной св€зей, тем не менее играет очень важную роль во внутри- и межмолекул€рных взаимодействи€х. ¬ частности, элементы вторичной структуры (например, б-спирали, в-складки) в молекулах белков стабилизированы водородными св€з€ми. ¬одородные св€зи во многом обусловливают физические свойства воды и многих органических жидкостей (спирты, карбоновые кислоты, амиды карбоновых кислот, сложные эфиры).

ћеханизм √ротгуса

јномально высока€ электропроводность и теплоЄмкость воды, а также теплопроводность многоатомных спиртов обеспечиваетс€ многочисленными водородными св€з€ми. ќдна молекула воды может образовать до четырЄх классических водородных св€зей с сосед€ми (с учЄтом бифуркатных Ќ-св€зей до 5-6).

¬одородные св€зи повышают температуру кипени€, в€зкость и поверхностное нат€жение жидкостей. ¬одородные св€зи ответственны за многие другие уникальные свойства воды.

5. ’имические реакции

’имимческа€ реамкци€ - превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиес€ от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции). ¬ отличие от €дерных реакций, при химических реакци€х €дра атомов не мен€ютс€, в частности не измен€етс€ их общее число, изотопный состав химических элементов.

’имические реакции происход€т при смешении или физическом контакте реагентов самопроизвольно, при нагревании, участии катализаторов (катализ), действии света (фотохимические реакции), электрического тока (электродные процессы), ионизирующих излучений (радиационно-химические реакции), механического воздействи€ (механохимические реакции), в низкотемпературной плазме (плазмохимические реакции) и т. п. —амопроизвольное превращение веществ осуществл€етс€ при условии, что они обладают энергией, достаточной дл€ преодолени€ потенциального барьера, раздел€ющего исходное и конечное состо€ни€ системы (Ёнерги€ активации).

 лассификаци€

—уществует большое количество признаков, по которым можно классифицировать химические реакции.

ѕо фазовому составу реагирующей системы

√омогенные гомофазные реакции.

¬ реакци€х такого типа реакционна€ смесь €вл€етс€ гомогенной, а реагенты и продукты принадлежат одной и той же фазе. ѕримером таких реакций могут служить реакции ионного обмена, например, нейтрализаци€ кислоты и щелочи в растворе:

NaOH (р.) + HCl (р.) > NaCl (р.) + H2O

√етерогенные гетерофазные реакции

¬ этом случае реагенты наход€тс€ в разном фазовом состо€нии, продукты реакции также могут находитьс€ в любом фазовом состо€нии. –еакционный процесс протекает на границе раздела фаз. ѕримером может служить реакци€ солей угольной кислоты (карбонатов) с кислотами Ѕренстеда:

CaCO3 (т.) + 2HCl (р.) > CaCl2 (р.) + CO2 (г.) + H2O (ж.)

√етерогенные гомофазные реакции

“акие реакции протекают в пределах одной фазы, однако реакционна€ смесь €вл€етс€ гетерогенной. Ќапример, реакци€ образовани€ хлорида аммони€ из газообразных хлороводорода и аммиака:

NH3 (г.) + HCl (г.) > NH4Cl (т.)

√омогенные гетерофазные реакции

–еагенты и продукты в такой реакции существуют в пределах одной фазы, однако реакци€ протекает на поверхности раздела фаз. ѕримером таких реакций €вл€ютс€ некоторые гетерогенно-каталитические реакции, например, реакци€ синтеза аммиака из водорода и азота:

N2 (г.) + 3H2 (г.) > 2NH3 (г.) (кат. Pt)

ѕо изменению степеней окислени€ реагентов

¬ данном случае различают

ќкислительно-восстановительные реакции, в которых атомы одного элемента (окислител€) восстанавливаютс€, то есть понижают свою степень окислени€, а атомы другого элемента (восстановител€) окисл€ютс€, то есть повышают свою степень окислени€. „астным случаем окислительно-восстановительных реакци€ €вл€ютс€ реакции диспропорционировани€, в которых окислителем и восстановителем €вл€ютс€ атомы одного и того же элемента, наход€щиес€ в разных степен€х окислени€.

ѕример окислитильно-восстановительной реакции - горение водорода (восстановитель) в кислороде (окислитель) с образованием воды:

2H2 + O2 = 2H2O

ѕример реакции диспропорционировани€ - реакци€ разложени€ нитрата аммони€ при нагревании. ќкислителем в данном случае выступает азот (+5) нитрогруппы, а восстановителем - азот (-3) катиона аммони€:

NH4NO3 = N2O + 2H2O (до 250 ∞C)

Ќе окислительно-восстановительные реакции - соответственно, реакции, в которых не происходит изменени€ степеней окислени€ атомов, например, указанна€ выше реакци€ нейтрализации.

ѕо тепловому эффекту реакции

¬се реакции сопровождаютс€ тепловыми эффектами. ѕри разрыве химических св€зей в реагентах выдел€етс€ энерги€, котора€, в основном, идет на образование новых химических св€зей. ¬ некоторых реакци€х энергии этих процессов близки, и в таком случае общий тепловой эффект реакции приближаетс€ к нулю. ¬ остальных случа€х можно выделить экзотермические реакции, которые идут с выделением тепла, положительный тепловой эффект) например, указанное выше горение водорода и эндотермические реакции, в ходе которых тепло поглощаетс€ отрицательный тепловой эффект) из окружающей среды.

“епловой эффект реакции (энтальпию реакции, ƒrH), часто имеющий очень важное значение, можно вычислить по закону √есса, если известны энтальпии образовани€ реагентов и продуктов.  огда сумма энтальпий продутов меньше суммы энтальпий реагентов (ƒrH < 0) наблюдаетс€ выделение тепла, в противном случае (ƒrH > 0) - поглощение.

ѕо типу превращений реагирующих частиц

соединени€

разложени€

замещени€

обмена (тип реакции-нейтрализаци€)

обмена (тип реакции-обмена)

’имические реакции всегда сопровождаютс€ физическими эффектами: поглощением и выделением энергии, например в виде теплопередачи, изменением агрегатного состо€ни€ реагентов, изменением окраски реакционной смеси и др. »менно по этим физическим эффектам часто суд€т о протекании химических реакций.

’имические процессы, протекающие в веществе, отличаютс€ и от физических процессов, и от €дерных превращений. ¬ физических процессах каждое из участвующих веществ сохран€ет неизменным свой состав (хот€ вещества могут образовывать смеси), но могут измен€ть внешнюю форму или агрегатное состо€ние.

¬ химических процессах (химических реакци€х) получаютс€ новые вещества с отличными от реагентов свойствами, но никогда не образуютс€ атомы новых элементов. ¬ атомах же участвующих в реакции элементов об€зательно происход€т видоизменени€ электронной оболочки.

¬ €дерных реакци€х происход€т изменени€ в атомных €драх всех участвующих элементов, что приводит к образованию атомов новых элементов.

— помощью химических реакций можно получать практически важные вещества, которые в природе наход€тс€ в ограниченных количествах, например азотные удобрени€, либо вообще не встречаютс€ по каким-либо причинам, например сульфаниламиды и другие синтетические лекарственные препараты, полиэтилен и другие пластмассы. ’ими€ позвол€ет синтезировать новые, неизвестные природе вещества, необходимые дл€ жизнеде€тельности человека. ¬месте с тем, неумелое или безответственное химическое воздействие на окружающую среду и на протекающие природные процессы может привести к нарушению установившихс€ естественных химических циклов, что делает актуальной экологическую проблему (загр€знение окружающей среды) и усложн€ет задачу рационального использовани€ природных ресурсов и сохранени€ естественной среды обитани€ на «емле.

6. ќрганические и неорганические вещества

Ќеорганическое вещество или неорганическое соединение - это химическое вещество, химическое соединение, которое не €вл€етс€ органическим, то есть они не содержит углерода (кроме карбидов, цианидов, карбонатов, оксидов углерода и некоторых других соединений, которые традиционно относ€т к неорганическим). Ќеорганические соединени€ не имеют характерного дл€ органических углеродного скелета.

 лассификаци€

¬се вещества дел€тс€ на простые (элементарные) и сложные.

ѕо количеству элементов:

ѕростое вещество - состоит из одного элемента

—ложное вещество - состоит из двух или более элементов

ѕо составу:

ƒвухэлементные (бинарные) соединени€

ћногокомпонентые соединени€

ѕо химическим свойствам:

 ислотно-основные

ќкислительно-восстановительные

ќрганические вещества, органические соединени€ - класс соединений, в состав которых входит углерод (за исключением карбидов, угольной кислоты, карбонатов, оксидов углерода и цианидов).

Ќазвание органические соединени€ по€вилось на ранней стадии развити€ химии во врем€ господства виталистических воззрений, продолжавших традицию јристотел€ и ѕлини€ —таршего о разделении мира на живое и неживое. ¬ещества при этом раздел€лись на минеральные - принадлежащие царству минералов, и органические - принадлежащие царствам животных и растений. —читалось, что дл€ синтеза органических веществ необходима особа€ Ђжизненна€ силаї (лат. vis vitalis), присуща€ только живому, и поэтому синтез органических веществ из неорганических невозможен. Ёто представление было опровергнуто ‘ридрихом ¬Єлером в 1828 году путЄм синтеза Ђорганическойї мочевины из Ђминеральногої цианата аммони€, однако деление веществ на органические и неорганические сохранилось в химической терминологии и по сей день.

ќсновные классы органических соединений биологического происхождени€ - белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты - содержат, помимо углерода, преимущественно водород, азот, кислород, серу и фосфор. »менно поэтому Ђклассическиеї органические соединени€ содержат прежде всего водород, кислород, азот и серу - несмотр€ на то, что элементами, составл€ющими органические соединени€, помимо углерода могут быть практически любые элементы.

—оединени€ углерода с другими элементами составл€ют особый класс органических соединений - элементоорганические соединени€. ћеталлоорганические соединени€ содержат св€зь металл-углерод и составл€ют обширный подкласс элементоорганических соединений.

 оличество известных органических соединений давно перевалило за 10 млн. “аким образом, органические соединени€ - самый обширный класс химических соединений. ћногообразие органических соединений св€зано с уникальным свойством углерода образовывать цепочки из атомов углерода, что в свою очередь обусловлено высокой стабильностью (то есть энергией) углерод-углеродной св€зи. —в€зь углерод-углерод может быть как одинарной, так и кратной - двойной, тройной. ѕри увеличении кратности углерод-углеродной св€зи возрастает еЄ энерги€, то есть стабильность, а длина уменьшаетс€. ¬ысока€ валентность углерода - 4, а также возможность образовывать кратные св€зи, позвол€ет образовывать структуры различной размерности (линейные, плоские, объЄмные).

—уществует несколько важных свойств, которые выдел€ют органические соединени€ в отдельный, ни на что не похожий класс химических соединений.

–азлична€ топологи€ образовани€ св€зей между атомами, образующими органические соединени€ (прежде всего, атомами углерода), приводит к по€влению изомеров - соединений, имеющих один и тот же состав и молекул€рную массу, но обладающих различными физико-химическими свойствами. ƒанное €вление носит название изомерии.

явление гомологии - существование р€дов органических соединений, в которых формула любых двух соседей р€да (гомологов) отличаетс€ на одну и ту же группу (чаще всего CH2). ÷елый р€д физико-химических свойств в первом приближении измен€етс€ симбатно по ходу гомологического р€да. Ёто важное свойство используетс€ в материаловедении при поиске веществ с заранее заданными свойствами.

Ќоменклатура органических соединений

ќрганическа€ номенклатура - это система классификации и наименований органических веществ. ¬ насто€щее врем€ распространена номенклатура »ёѕј .

 лассификаци€ органических соединений построена на важном принципе, согласно которому физические и химические свойства органического соединени€ в первом приближении определ€ютс€ двум€ основными критери€ми - строением углеродного скелета соединени€ и его функциональными группами.

¬ зависимости от природы углеродного скелета органические соединени€ можно разделить на ациклические и циклические. —реди ациклических соединений различают предельные и непредельные. ÷иклические соединени€ раздел€ютс€ на карбоциклические (алициклические и ароматические) и гетероциклические.

јлифатические соединени€ - органические вещества, не содержащие в структуре ароматических систем.

јроматические соединени€, или арены, - органические вещества, в структуру которых входит одна (или более) ароматическа€ циклическа€ система.

√етероциклические соединени€ - вещества, в молекул€рной структуре которых присутствует хот€ бы один цикл с одним (или несколькими) гетероатомом.

ѕолимеры представл€ют собой особый вид веществ, также известный как высокомолекул€рные соединени€. ¬ их структуру обычно вход€т многочисленные сегменты меньшего размера. Ёти сегменты могут быть идентичны, и тогда речь идет о гомополимере. ѕолимеры относ€тс€ к макромолекулам - классу веществ, состо€щих из молекул очень большого размера. ѕолимеры могут быть органическими (полиэтилен, полипропилен, плексиглас и т. д.) или неорганическими (силикон); синтетическими (поливинилхлорид) или природными (целлюлоза, крахмал).

—труктурный анализ органических веществ

¬ насто€щее врем€ существует несколько методов характеристики органических соединений.  ристаллографи€ (рентгеноструктурный анализ) - наиболее точный метод, требующий, однако, наличи€ высококачественного кристалла достаточного размера дл€ получени€ высокого разрешени€. ѕоэтому пока этот метод не используетс€ слишком часто.

Ёлементный анализ - деструктивный метод, использующийс€ дл€ количественного определени€ содержани€ элементов в молекуле вещества.

»нфракрасна€ спектроскопи€ (» ): используетс€ главным образом дл€ доказательства наличи€ (или отсутстви€) определенных функциональных групп.

ћасс-спектрометри€: используетс€ дл€ определени€ молекул€рных масс веществ и способов их фрагментации.

—пектроскопи€ €дерного магнитного резонанса яћ–.

”льтрафиолетова€ спектроскопи€ (”‘): используетс€ дл€ определени€ степени сопр€жени€ в системе

—писок литературы

1. Ќекрасов Ѕ.¬. ќсновы общей химии, т. 1. - ћ.: Ђ’ими€ї, 1973

2. ’имическа€ энциклопеди€, п. ред.  нун€нц ».Ћ., т. 5. - ћ.: Ђ—оветска€ энциклопеди€ї, 1988

3. ’ими€: —прав. изд./ ¬. Ўретер,  ._’. Ћаутеншлегер, ’. Ѕибрак и др.: ѕер. с нем. - ћ.: ’ими€, 1989

4. ƒубинска€ ј.ћ., ѕризмент Ё.Ћ. ’имические энциклопедии, в кн.: ’имический энциклопедический словарь. - ћ., 1983

5. яцимирский  .Ѕ., яцимирский ¬. . ’имическа€ св€зь.  иев: ¬ища школа, 1975.

6. јгафошин Ќ.ѕ. ѕериодический закон и периодическа€ система элементов ƒ.». ћенделеева. - ћ.: ѕросвещение, 1973.

7. Ђ’имический энциклопедический словарьї, ћ., Ђ—оветска€ энциклопеди€ї, 1983, с. 264.

8. ¬.¬. ћосква. ¬одородна€ св€зь в органической химии. —оросовский образовательный журнал, 11999, є 2, с. 58-64

9. √рушко я.ћ., ¬редные химические вещества. Ќеорганические соединени€ элементов I-IV групп, Ћ., 1988;

10. √рушко я.ћ., Ќеорганические соединени€ V-VIII групп, Ћ., 1989

11. ‘илов ¬.ј. ¬редные химические вещества. Ќеорганические соединени€ элементов V-VIII групп, 1989

12. ’омченко √.ѕ. ѕособие по химии дл€ поступающих в вузы. - 3_е изд. испр. и доп. - ћ.: ќќќ Ђ»здательство Ќова€ ¬олнаї, «јќ Ђ»здательский ƒом ќЌ» —ї, 2000. с. 334


ѕодобные документы

  • ќсновные классы неорганических соединений. –аспространенность химических элементов. ќбщие закономерности химии s-элементов I, II и III групп периодической системы ƒ.». ћенделеева: физические, химические свойства, способы получени€, биологическа€ роль.

    учебное пособие [3,8 M], добавлен 03.02.2011

  • ќсновные пон€ти€ и законы химии.  лассификаци€ неорганических веществ. ѕериодический закон и ѕериодическа€ система элементов ƒ.». ћенделеева. ќсновы термодинамических расчетов.  атализ химических реакций. —пособы выражени€ концентрации растворов.

    курс лекций [333,8 K], добавлен 24.06.2015

  • ќбща€ характеристика химических элементов IV группы таблицы ћенделеева, их нахождение в природе и соединени€ с другими неметаллами. ѕолучение германи€, олова и свинца. ‘изико-химические свойства металлов подгруппы титана. —феры применени€ циркони€.

    презентаци€ [1,8 M], добавлен 23.04.2014

  • »стори€ открыти€ и место в периодической системе химических элементов ƒ.». ћенделеева галогенов: фтора, хлора, брома, йода и астата. ’имические и физические свойства элементов, их применение. –аспространЄнность элементов и получение простых веществ.

    презентаци€ [656,9 K], добавлен 13.03.2014

  • ‘ормулировка периодического закона ƒ. ». ћенделеева в свете теории строени€ атома. —в€зь периодического закона и периодической системы со строением атомов. —труктура периодической —истемы ƒ. ». ћенделеева.

    реферат [9,1 K], добавлен 16.01.2006

  • »зучение периодического закона и периодической системы химических элементов ƒ.». ћенделеева как основы современной химии, которые относ€тс€ к научным закономерност€м, отражают €влени€, реально существующие в природе. ќсновные сведени€ строени€ атомов.

    реферат [28,9 K], добавлен 18.01.2011

  •  лассификаци€ и закономерности протекани€ химических реакций. ѕереходы между классами неорганических веществ. ќсновные классы бинарных соединений. ќксиды, их классификаци€ и химические свойства. —оли, их классификаци€, номенклатура и химические свойства.

    лекци€ [316,0 K], добавлен 18.10.2013

  • ѕериодический закон и ѕериодическа€ система химических элементов ƒ.». ћенделеева как основа современной химии. »сследовани€, открыти€, изыскани€ ученого, их вли€ние на развитие химии и других наук. ѕериодическа€ система химических элементов и ее роль.

    реферат [38,8 K], добавлен 03.03.2010

  •  омплексное изучение элементов периодической системы ћенделеева, истории открыти€ и форм нахождени€ золота в природе. »сследование коренных месторождений, физических и химических свойств золота и его соединений, способов получени€ и областей применени€.

    курсова€ работа [41,4 K], добавлен 17.11.2011

  • ¬клад ƒ.». ћенделеева в области химии: периодическа€ система химических элементов; истори€ создани€ периодической системы; периодический закон. ¬клад ученого в сельское хоз€йство и промышленность. ƒ.». ћенделеев и таможенна€ политика –оссии.

    реферат [1,1 M], добавлен 03.12.2007

–аботы в архивах красиво оформлены согласно требовани€м ¬”«ов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
–екомендуем скачать работу.