Hóa học: các khái niệm cơ bản, định nghĩa, thuật ngữ và pháp luật

Hóa học, khái niệm cơ bản mà chúng ta xem xét - là ngành khoa học nghiên cứu các chất và sự biến đổi của họ xảy ra với sự thay đổi trong cấu trúc và thành phần, và do đó các thuộc tính. Trước tiên, bạn cần phải xác định thế nào là một thuật ngữ như "chất". Nếu chúng ta nói về nó theo nghĩa rộng, nó là một dạng của vật chất có khối lượng nghỉ ngơi. Chất là bất kỳ hạt cơ bản, ví dụ, các neutron. Trong hóa học, thuật ngữ này được sử dụng trong một cảm giác hẹp hơn.

Để bắt đầu với một mô tả ngắn gọn về các điều khoản và khái niệm chính về hóa học, lý thuyết nguyên tử phân tử. Sau đó, chúng tôi giải thích cho họ, cũng như hiện nay một số luật quan trọng của khoa học này.

khái niệm cơ bản của hóa học (vật chất, nguyên tử, phân tử) đã quen thuộc với tất cả chúng ta từ trường. Dưới đây là mô tả ngắn gọn của họ, cũng như các điều khoản và hiện tượng ít rõ ràng khác.

nguyên tử

Trước hết, tất cả các chất được nghiên cứu trong hóa học, cấu tạo của các hạt nhỏ, được gọi là nguyên tử. Neutron không phải là cùng một đối tượng nghiên cứu của khoa học này. Nó cũng cần phải nói rằng các nguyên tử có thể đoàn kết với nhau, do đó hình thành liên kết hóa học. Để phá vỡ kết nối này, chi tiêu cần thiết của năng lượng. Do đó, các nguyên tử trong điều kiện bình thường không tồn tại độc lập (trừ "khí trơ"). Chúng được kết nối với nhau ít nhất là trong cặp.

phong trào nhiệt liên tục

chuyển động nhiệt liên tục của các hạt được đặc trưng bởi tất cả những gì hóa học. Các khái niệm cơ bản của khoa học này không thể giải thích, đừng nói về nó. Với phong trào liên tục động năng trung bình tỷ lệ thuận với nhiệt độ của hạt (mặc dù nó cần lưu ý rằng năng lượng tại các hạt rời rạc khác nhau). Ekin = kT / 2, trong đó k - là hằng số Boltzmann của. Công thức này là hợp lệ cho bất kỳ loại phong trào. Kể từ Tkin = mV ^2/2, chuyển động của các hạt lớn chậm hơn. Ví dụ, nếu nhiệt độ là như nhau, các phân tử oxy trên di chuyển trung bình đến chậm hơn so với các phân tử carbon 4 lần. Điều này là do khối lượng của chúng là hơn 16 lần. Phong trào là dao động, tịnh tiến và quay. Dao động quan sát được trong chất lỏng và rắn, và khí. Nhưng tịnh tiến và quay một cách dễ dàng nhất thực hiện trong khí. Trong chất lỏng, nó là khó khăn hơn, và trong chất rắn - thậm chí khó khăn hơn.

phân tử

Chúng tôi tiếp tục để mô tả các khái niệm cơ bản và định nghĩa về hóa học. Nếu các nguyên tử được kết hợp với nhau, tạo thành một nhóm nhỏ (gọi là phân tử), nhóm này đều tham gia vào chuyển động nhiệt, hoạt động như một đơn vị. Lên đến 100 nguyên tử hiện diện trong phân tử điển hình, và số của họ là cái gọi là hợp chất cao phân tử có thể lên đến 105.

chất không phân tử

Tuy nhiên, các nguyên tử thường được kết hợp trong một số lượng lớn các ban nhạc từ 107 đến 1027. Trong hình thức này, họ được thực tế không còn tham gia vào chuyển động nhiệt. Những hiệp hội có rất ít điểm tương đồng với các phân tử. Họ đều giống như mẩu chất rắn. Những chất này được gọi là phi phân tử. Trong trường hợp này, chuyển động nhiệt được thực hiện bên trong mảnh, và ông có thể bay như phân tử. Có một khu vực chuyển tiếp và kích cỡ, trong đó bao gồm các hiệp hội gồm các nguyên tử trong khoảng từ 105 đến 107. Những hạt là một trong hai phân tử rất lớn hoặc các hạt nhỏ của bột.

ion

Cần lưu ý rằng các nguyên tử và các nhóm có thể sở hữu một điện tích. Trong trường hợp này chúng được gọi là các ion trong khoa học này, như hóa học, các khái niệm cơ bản mà chúng ta đang theo học. Kể từ phí như luôn đẩy nhau, một chất mà là hiện tại một sự dư thừa đáng kể của một hay khác của những chi phí có thể không ổn định. Các điện tích âm và dương luôn xen kẽ trong không gian. Nhưng nói chung, chất là trung hòa về điện. Lưu ý rằng những chi phí được coi là lớn trong tĩnh điện, từ quan điểm của hóa học là không đáng kể (ít 105-1015 nguyên tử - 1e).

Đối tượng nghiên cứu trong hóa học

Nó là cần thiết để làm rõ rằng các đối tượng nghiên cứu trong hóa học ủng hộ các hiện tượng, mà không phát sinh, và không phá vỡ các nguyên tử, nhưng chỉ sắp xếp lại, được kết nối theo một cách mới. Một số trái phiếu đang bị hỏng, một số khác được hình thành như một kết quả. Nói cách khác, các chất mới xuất hiện từ các nguyên tử của cựu trong các thành phần của nguyên liệu ban đầu. Nếu các nguyên tử, và các liên kết hiện có giữa chúng được lưu trữ (ví dụ, sự bay hơi của các hợp chất phân tử), các quá trình này liên quan đến việc nghiên cứu còn Hóa học và Vật lý phân tử. Trong trường hợp các nguyên tử được hình thành hoặc bị hỏng, nó là một nghiên cứu về chủ đề của vật lý hạt nhân hay nguyên tử. Tuy nhiên, ranh giới giữa các hóa chất và hiện tượng vật lý mờ. Sau khi bộ phận của khoa học vào điều kiện riêng biệt, trong khi bản chất bất khả phân. Do đó, kiến thức hóa học rất hữu ích của vật lý.

khái niệm cơ bản của hóa học chúng tôi đã vạch ra một thời gian ngắn. Bây giờ chúng tôi cung cấp cho bạn nhiều hơn để xem xét chúng.

Đọc thêm về nguyên tử

Các nguyên tử và phân tử - là một cái gì đó mà nhiều người hóa học liên kết. khái niệm cơ bản, những phải được xác định rõ ràng. Thực tế là các nguyên tử tồn tại, hai ngàn năm trước, nó là một cơn đột quỵ của thiên tài đoán. Sau đó, vào thế kỷ 19, các nhà khoa học đã dữ liệu thực nghiệm (chưa gián tiếp). Chúng ta đang nói về nhiều mối quan hệ Avogadro luật thành phần không đổi (sau đây chúng ta nhìn vào những khái niệm cơ bản của hóa học). Atom tiếp tục khám phá trong thế kỷ 20, khi đã có được rất nhiều bằng chứng thực nghiệm trực tiếp. Họ đã dựa trên quang phổ, cho sự tán xạ của tia X, các hạt alpha, neutron, electron vv Kích thước của các hạt này là khoảng 1 E = 1 ° ^-10 m Trọng lượng - .. Khoảng 10 ^-27 - 10 ^-25 kg. Ở trung tâm của các hạt điện tích dương được cốt lõi xung quanh mà các electron di chuyển đến điện tích âm. kích thước hạt nhân là khoảng 10 đến ¹⁵ m. Nó chỉ ra rằng xác định kích cỡ của vỏ electron của nguyên tử, nhưng trong trường hợp này trọng lượng của nó gần như hoàn toàn tập trung ở hạt nhân. Một định nghĩa khác nên được giới thiệu, xem xét các khái niệm cơ bản của hóa học. nguyên tố hóa học - một loại nguyên tử, chịu trách nhiệm về hạt nhân trong số đó là giống hệt nhau.

Nó thường xảy ra nguyên tử quyết tâm như một chất hạt phút hóa học bất khả phân. Làm thế nào để hiểu được "hóa"? Như chúng ta đã lưu ý, việc phân chia các hiện tượng trong thời gian thử vật lý và hóa học. Nhưng dĩ nhiên sự tồn tại của nguyên tử. Vì vậy, để xác định hóa học tốt hơn thông qua họ, chứ không phải ngược lại, các nguyên tử thông qua hóa học.

liên kết hóa học

Điều này là để các nguyên tử được tổ chức với nhau. Nó không cho phép họ để bay ngoài dưới ảnh hưởng của chuyển động nhiệt. Dưới đây là những đặc điểm chính của trái phiếu - là khoảng cách và năng lượng internuclear. Đây cũng là những khái niệm cơ bản của hóa học. Chiều dài trái phiếu được xác định bằng thực nghiệm với một độ chính xác đủ cao. Năng lượng - cũng có, nhưng không phải lúc nào. Ví dụ, nó là không thể khách quan xác định nó là gì liên quan đến một giao tiếp riêng biệt trong một phân tử phức tạp. Tuy nhiên, năng lượng của phát tán các chất chất cần thiết để phá vỡ tất cả các liên kết hiện có luôn xác định. Biết chiều dài của kết nối, bạn có thể xác định các nguyên tử được kết nối (họ có một khoảng cách ngắn), và những gì - không có (khoảng cách dài hơn).

Số phối hợp và phối hợp

khái niệm cơ bản của hóa học phân tích bao gồm hai thuật ngữ này. Họ có ý nghĩa gì? Hãy đối mặt với nó.

Số phối là số người hàng xóm gần đó nguyên tử cụ thể. Nói cách khác, số lượng những người mà ông có quan hệ về mặt hóa học. Sự phối hợp là một vị trí, loại và số lượng hàng xóm lẫn nhau. Nói cách khác, khái niệm này là có ý nghĩa hơn. Ví dụ, số lượng phối hợp của các phân tử nitơ đặc trưng của amoniac và axit nitric, giống nhau - 3. Tuy nhiên, họ có sự phối hợp khác nhau - là không phẳng và phẳng. Nó được xác định không phụ thuộc vào bản chất của mối liên hệ giữa cơ quan đại diện, trong khi trạng thái ôxi hóa và hóa trị của - khái niệm về điều kiện, mà được tạo ra để thúc đẩy để dự đoán sự phối hợp và thành phần.

Xác định phân tử

Chúng tôi đã đề cập đến khái niệm này, xem xét các khái niệm cơ bản và các quy luật hóa học một thời gian ngắn. Bây giờ ngự trên nó một cách chi tiết hơn. Trong sách giáo khoa quyết tâm thường xuyên của phân tử như các hạt chất thấp hơn trung lập, trong đó có tính chất hóa học của nó, và có thể tồn tại một cách độc lập. Cần lưu ý rằng định nghĩa này hiện đã quá hạn. Thứ nhất, thực tế là tất cả các nhà vật lý và hóa học tham khảo một phân tử, tính chất không được lưu. Nước dissociates, nhưng nó đòi hỏi ít nhất 2 phân tử. Mức độ phân ly của nước - là 10 ^-7. Nói cách khác, quá trình này có thể bị chỉ có một phân tử là 10 triệu người. Nếu bạn có một phân tử duy nhất, hoặc là có ngay cả một trăm, bạn không thể có được một ý tưởng về sự phân ly của nó. Thực tế là hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học nói chung bao gồm năng lượng tương tác giữa các phân tử. Do đó, họ không thể được tìm thấy trên một trong số họ. Và tính chất hóa học và vật lý của các chất phân tử có thể được xác định duy nhất bởi một nhóm lớn các phân tử. Bên cạnh đó, có những đại lý có thể tồn tại một mình, "nhỏ nhất" hạt vô hạn định tuyệt vời và rất khác so với các phân tử thông thường. Phân tử về cơ bản là một nhóm các nguyên tử không bị tính phí điện. Trong trường hợp đặc biệt, nó có thể là một nguyên tử, ví dụ, Né. Nhóm này phải có khả năng tham gia vào việc phổ biến, cũng như trong các loại chuyển động nhiệt, hoạt động như một đơn vị.

Như bạn có thể thấy, không phải là khái niệm cơ bản rất đơn giản hóa. Phân tử - là cái gì đó cần được xem xét một cách cẩn thận. Nó có đặc tính riêng của mình, và trọng lượng phân tử. Về sau này bây giờ chúng ta thảo luận.

khối lượng phân tử

Làm thế nào để xác định trọng lượng phân tử của các kinh nghiệm? Một cách - dựa trên luật Avogadro, mật độ tương đối của hơi nước. Phương pháp chính xác nhất là khối phổ. Electron bị loại ra khỏi các phân tử. Các ion kết quả là lần đầu tiên phân tán trong một điện trường và sau đó chệch hướng bởi con đường từ trường của nó. Phí cho tỷ lệ khối lượng được xác định bởi độ lớn của độ lệch. Ngoài ra còn có các phương pháp dựa trên các thuộc tính đó có giải pháp. Tuy nhiên phân tử trong tất cả những trường hợp này nhất thiết phải chuyển động - trong dung dịch trong chân không để thu khí. Nếu họ không di chuyển, không thể để một cách khách quan tính toán trọng lượng của họ. Và sự tồn tại của họ trong trường hợp này rất khó để phát hiện.

Đặc điểm của các chất không phân tử

Nói về họ nói rằng họ được cấu tạo của các nguyên tử, phân tử không. Tuy nhiên, điều này cũng đúng đối với các khí trơ với. Những nguyên tử di chuyển tự do, do đó giả định tốt hơn các phân tử monohydric của họ. Tuy nhiên, điều này không quan trọng. Điều quan trọng là chất không phân tử, có rất nhiều các nguyên tử, được liên kết với nhau. Cần lưu ý rằng sự phân chia của tất cả các chất trên phân tử và phân tử không đủ. Việc phân chia các kết nối có ý nghĩa hơn. Xem xét, ví dụ, sự khác biệt trong các thuộc tính của than chì và kim cương. Cả hai trong số đó là carbon, nhưng là người đầu tiên - mềm mại, và lần thứ hai - một chất rắn. Làm thế nào để chúng khác nhau từ mỗi khác? Sự khác biệt chỉ là ở khả năng kết nối của họ. Nếu chúng ta xem xét cấu trúc của than chì, chúng ta có thể thấy rằng các mối quan hệ mạnh mẽ chỉ tồn tại theo hai chiều. Nhưng trong khoảng cách giữa các nguyên tử rất quan trọng thứ ba, do đó, có một mối liên hệ mạnh mẽ. Graphite rất dễ dàng để trượt và chia cùng các lớp.

cấu trúc kết nối

Nếu không, nó được gọi là một chiều không gian. Nó đại diện cho số chiều của không gian, đặc trưng ở chỗ này (gần như vô hạn) hệ thống xương (liên kết chặt chẽ) liên tục. Các giá trị có thể mất, - 0, 1, 2 và 3. Vì vậy, nó là cần thiết để phân biệt các kết nối ba chiều, cán mỏng, và chuỗi đảo (phân tử) cấu trúc.

Luật tỷ lệ nhất định

Chúng tôi đã học được những khái niệm cơ bản của hóa học. Các vật liệu được coi là một thời gian ngắn bởi chúng tôi. Bây giờ nói về luật áp dụng cho nó. Thông thường nó được xây dựng như sau: bất kỳ thành phần duy nhất (ví dụ, sạch), không phụ thuộc vào cách thức mà nó thu được, có thành phần và định lượng tương tự. Nhưng những gì hiện khái niệm "chất tinh khiết"? Hãy đối mặt với nó.

Hai ngàn năm trước, khi cấu trúc của các chất không thể phương pháp trực tiếp hơn để nghiên cứu khi có thậm chí không khái niệm hóa học cơ bản và pháp luật về hóa học, quen thuộc đối với chúng ta, nó đã được xác định descriptively. Ví dụ, nước - là một chất lỏng mà cấu thành cơ sở của biển và sông. Nó không có mùi, màu sắc, hương vị. Nó có một sự tan chảy và đóng băng điểm như vậy, từ đó là màu xanh sulfate đồng. Nước mặn là bởi vì nó không phải là sạch. Tuy nhiên, muối có thể được tách ra bằng cách chưng cất. Như thế này, các phương pháp mô tả, xác định các khái niệm hóa chất cơ bản, pháp luật của hóa học.

Đối với các nhà khoa học vào thời điểm đó nó không phải là rõ ràng rằng chất lỏng đó được nhấn mạnh trong nhiều cách khác nhau (bằng cách đốt hydrogen sulfate mất nước, nước biển chưng cất), có thành phần tương tự. Vĩ đại khám phá trong khoa học là bằng chứng về sự thật này. Nó trở nên rõ ràng rằng tỷ lệ oxy và hydro không thể thay đổi trơn tru. Điều này có nghĩa rằng các yếu tố bao gồm các nguyên tử - phần bất khả phân. Do đó các hợp chất của công thức đã được chuẩn bị, và cũng có thể chứng minh các nhà khoa học đại diện của các phân tử.

Ngày nay bất kỳ chất rõ ràng hoặc ngầm xác định chủ yếu tuyên bố chứ không phải là nhiệt độ nóng chảy, hương vị hay màu sắc. Nước - H ₂ O. Nếu có các phân tử khác, nó sẽ không còn được sạch sẽ. Do đó, chất phân tử tinh khiết là một trong đó bao gồm chỉ có một loại phân tử.

Tuy nhiên, trong trường hợp này, hãy với chất điện? Sau khi tất cả, chúng bao gồm các ion có mặt, không chỉ các phân tử. Chúng ta cần phải định nghĩa nghiêm ngặt hơn. chất phân tử tinh khiết là một trong đó bao gồm các phân tử của một loại, và có thể cũng sản phẩm đảo ngược chuyển đổi nhanh chóng của họ (công đoàn đồng phân hóa, phân ly). Từ "nhanh" trong bối cảnh này có nghĩa là trên các sản phẩm này, chúng ta không thể thoát khỏi, họ ngay lập tức xuất hiện trở lại. Từ "đảo ngược" chỉ ra rằng việc chuyển đổi không được đưa đến một kết thúc. Nếu được thông báo, sau đó nó là tốt hơn để nói rằng đó là không ổn định. Trong trường hợp này nó không phải là một chất tinh khiết.

Các định luật bảo toàn khối lượng của vật chất

Luật này có từ thời cổ đại được biết đến dưới hình thức ẩn dụ. Nó tuyên bố rằng vấn đề này không thể được tạo và bền vững. Sau đó, đến việc xây dựng định lượng của nó. Theo đó, trọng lượng (và cuối thế kỷ 17 - trọng lượng) là thước đo lượng chất.

Luật theo hình thức thông thường được khai trương vào năm 1748 Lomonosov. Trong năm 1789, nó được thêm Lavoisier, một nhà khoa học người Pháp. Đương đại xây dựng của nó là như sau: khối lượng của các chất tham gia vào phản ứng hóa học là tương đương với khối lượng của các chất đó là kết quả của nó.

luật Avogadro, pháp luật của các mối quan hệ tích khí

Người cuối cùng được xây dựng vào năm 1808 bởi JL Gay-Lussac, nhà khoa học người Pháp. Hiện nay luật này được gọi là luật Gay-Lussac. Theo đó, khối lượng khí phản ứng là với nhau cũng như với khối lượng của các sản phẩm khí dẫn như toàn bộ một số lượng nhỏ.

Pattern, mà tìm thấy Gay-Lussac, giải thích pháp luật, được mở một chút sau đó, vào năm 1811, Amedeo Avogadro, một nhà khoa học người Ý. Nó khẳng định rằng trong điều kiện bình đẳng (áp suất và nhiệt độ) trong khí có khối lượng tương tự, cùng một số phân tử hiện nay.

Hai hệ quả quan trọng theo từ luật Avogadro. Là người đầu tiên nằm trong thực tế là trong điều kiện giống hệt nhau, một nốt ruồi của bất kỳ khí chiếm thể tích tương đương. Dịch chuyển của một trong hai điều kiện bình thường (là nhiệt độ 0 ° C và 101,325 kPa) là 22,4 lít. Hậu quả thứ hai của Luật này như sau: tỷ lệ trọng lượng của các loại khí có số tiền tương tự trong điều kiện bình đẳng, tương đương với tỷ lệ của họ khối lượng mol.

Có pháp luật khác, mà chắc chắn cần phải được đề cập. Chúng tôi sẽ cho bạn biết về nó một thời gian ngắn.

luật tuần hoàn và bảng

D. I. Mendeleev, căn cứ vào tính chất hóa học của các nguyên tố và các nhà khoa học nguyên tử và phân tử người phát hiện ra luật này. Sự kiện này diễn ra ngày 01 tháng ba 1869 Luật định kỳ là một trong những quan trọng nhất trong tự nhiên. Nó có thể được quy định như sau: tính chất của các yếu tố hình thành các chất phức tạp và đơn giản và có một sự phụ thuộc định kỳ về những chi phí của các hạt nhân của các nguyên tử.

bảng tuần hoàn, được tạo ra bởi Mendeleev, bao gồm bảy giai đoạn và tám nhóm. Nhóm gọi là cột dọc của nó. Các yếu tố trong mỗi trong số họ có tính chất vật lý và hóa học tương tự. Nhóm này, đến lượt nó, được chia thành các nhóm (chính và phụ).

Các hàng ngang trong bảng này đề cập đến các giai đoạn. Yếu tố mà trong đó, khác biệt với nhau, nhưng họ có điểm chung - thực tế là các electron mới nhất của họ ở mức năng lượng tương tự. Trong giai đoạn đầu tiên chỉ có hai yếu tố này. H là hydro và heli Anh. Tám yếu tố đang trong giai đoạn thứ hai. Trong thứ tư của họ đã 18. Mendeleev được giai đoạn này là lớn đầu tiên. Trong các yếu tố thứ năm và 18, cấu trúc của nó cũng tương tự như thứ tư. Là một phần của thứ sáu - 32 yếu tố. Thứ bảy là chưa kết thúc. Thời kỳ này bắt đầu với thực dân Pháp (Fr). Chúng ta có thể giả định rằng nó sẽ chứa 32 nguyên tố, cũng như thứ sáu. Tuy nhiên, cho đến nay chỉ có 24 được tìm thấy.

quy tắc otketa

Theo quy tắc otketa tất cả các yếu tố có xu hướng để có được một electron hoặc mất nó để có một cấu hình 8-electron của khí hiếm gần họ nhất. Năng lượng ion hóa - là lượng năng lượng cần thiết để tách electron ra khỏi nguyên tử. quy tắc Otketa khẳng định rằng khi di chuyển từ trái sang phải trên bảng tuần hoàn bạn cần nhiều năng lượng hơn để loại bỏ một electron. Do đó, các chỉ tiêu ở phía bên trái, nhằm đảm bảo rằng mất một electron. Ngược lại, những người nằm ở phía bên phải, mong muốn mua nó.

Luật và các khái niệm cơ bản về hóa học, chúng tôi vạch ra một thời gian ngắn. Tất nhiên, đây chỉ là thông tin chung. Trong một bài viết không thể nói về một khoa học nghiêm trọng như vậy trong từng chi tiết. các khái niệm cơ bản và các quy luật hóa học như được nêu trong bài viết này - là một điểm khởi đầu cho nghiên cứu thêm. Sau khi tất cả, trong khoa học này có rất nhiều phần. Có nghĩa là, ví dụ, hữu cơ và hóa học vô cơ. khái niệm cơ bản của mỗi phần của khoa học này có thể được nghiên cứu trong một thời gian dài. Nhưng những mô tả ở trên, hãy tham khảo các vấn đề chung. Do đó, chúng ta có thể nói rằng đây là những khái niệm cơ bản của hóa học hữu cơ, cũng như vô cơ.