Դպրոցներում
Քիմիայի դասընթացը սկսվում է 8-րդ դասարանից՝ ուսումնասիրելով գիտության ընդհանուր հիմունքները. նկարագրված են ատոմների միջև կապերի հնարավոր տեսակները, բյուրեղային ցանցերի տեսակները և ռեակցիայի ամենատարածված մեխանիզմները։ Սա հիմք է դառնում կարևոր, բայց ավելի կոնկրետ բաժնի՝ անօրգանական նյութերի ուսումնասիրության համար:
Ինչ է սա
Անօրգանական քիմիան գիտություն է, որը դիտարկում է պարբերական համակարգի բոլոր տարրերի կառուցվածքի, հիմնական հատկությունների և ռեակտիվության սկզբունքները: Անօրգանականում կարևոր դեր է խաղում Պարբերական օրենքը, որը պարզեցնում է նյութերի համակարգված դասակարգումը` փոխելով դրանց զանգվածը, թիվը և տեսակը:
Դասընթացը ներառում է նաև աղյուսակի տարրերի փոխազդեցության ժամանակ առաջացած միացություններ (միակ բացառությունը ածխաջրածինների տարածքն է, որը դիտարկվում է օրգանական բաժիններում): Անօրգանական քիմիայի առաջադրանքները թույլ են տալիս մշակել գործնականում ձեռք բերված տեսական գիտելիքները։
Գիտությունը պատմականասպեկտ
«Անօրգանական» անվանումը առաջացել է այն մտքի համաձայն, որ այն ներառում է քիմիական գիտելիքների մի մասը, որը կապված չէ կենսաբանական օրգանիզմների գործունեության հետ:
Ժամանակի ընթացքում ապացուցվել է, որ օրգանական աշխարհի մեծ մասը կարող է արտադրել «ոչ կենդանի» միացություններ, և ցանկացած տեսակի ածխաջրածինները սինթեզվում են լաբորատորիայում։ Այսպիսով, ամոնիումի ցիանատից, որը տարրերի քիմիայի մեջ աղ է, գերմանացի գիտնական Վեհլերը կարողացել է սինթեզել միզանյութ:
Երկու գիտությունների նոմենկլատուրայի և հետազոտությունների տեսակների դասակարգման հետ շփոթությունից խուսափելու համար դպրոցական և բուհական դասընթացների ծրագիրը, ընդհանուր քիմիայից հետևելով, ներառում է անօրգանական նյութերի ուսումնասիրությունը որպես հիմնարար առարկա: Գիտական աշխարհը պահպանում է նմանատիպ հաջորդականություն։
Անօրգանական նյութերի դասեր
Քիմիան ապահովում է նյութի այնպիսի ներկայացում, որում անօրգանական նյութերի ներածական գլուխները դիտարկում են տարրերի պարբերական օրենքը։ Սա հատուկ տիպի դասակարգում է, որը հիմնված է այն ենթադրության վրա, որ միջուկների ատոմային լիցքերը ազդում են նյութերի հատկությունների վրա, և այդ պարամետրերը փոխվում են ցիկլային: Ի սկզբանե աղյուսակը կառուցվել է որպես տարրերի ատոմային զանգվածների ավելացման արտացոլում, սակայն շուտով այս հաջորդականությունը մերժվել է իր անհամապատասխանության պատճառով, որում անօրգանական նյութերը պահանջում են քննարկել այս հարցը:
Քիմիան, բացի պարբերական աղյուսակից, ենթադրում է մոտ հարյուր թվերի, կլաստերների և դիագրամների առկայություն, որոնք արտացոլում են հատկությունների պարբերականությունը:
Ներկայումս, նման դիտարկման համախմբված տարբերակհասկացությունները որպես անօրգանական քիմիայի դասեր: Աղյուսակի սյունակներում նշվում են տարրերը՝ կախված ֆիզիկական և քիմիական հատկություններից, տողերում՝ միմյանց նման ժամանակահատվածներ։
Պարզ նյութեր անօրգանական նյութերում
Պարբերական համակարգում նշանը և ազատ վիճակում գտնվող պարզ նյութը ամենից հաճախ տարբեր բաներ են: Առաջին դեպքում արտացոլվում է միայն կոնկրետ տեսակի ատոմներ, երկրորդում՝ մասնիկների միացման տեսակը և դրանց փոխադարձ ազդեցությունը կայուն ձևերով։
Քիմիական կապը պարզ նյութերում որոշում է դրանց բաժանումը ընտանիքների: Այսպիսով, կարելի է առանձնացնել ատոմների խմբերի երկու լայն տեսակ՝ մետաղներ և ոչ մետաղներ։ Առաջին ընտանիքը ներառում է 96 տարր՝ ուսումնասիրված 118-ից։
Մետաղներ
Մետաղական տեսակը ենթադրում է մասնիկների միջև նույնանուն կապի առկայություն։ Փոխազդեցությունը հիմնված է ցանցի էլեկտրոնների սոցիալականացման վրա, որը բնութագրվում է ոչ ուղղորդվածությամբ և չհագեցվածությամբ։ Այդ իսկ պատճառով մետաղները լավ փոխանցում են ջերմությունն ու լիցքը, ունեն մետաղական փայլ, ճկունություն և ճկունություն։
Պայմանականորեն, մետաղները պարբերական աղյուսակում ձախ կողմում են, երբ բորից դեպի ասատին ուղիղ գիծ է գծվում: Այս գծին մոտ գտնվող տարրերն առավել հաճախ սահմանային բնույթ ունեն և ցուցադրում են հատկությունների երկակիություն (օրինակ՝ գերմանիում):
Մետաղները հիմնականում կազմում են հիմնական միացություններ: Նման նյութերի օքսիդացման աստիճանները սովորաբար չեն գերազանցում երկուսը: Խմբում մետաղականությունը մեծանում է, իսկ ժամանակաշրջանում՝ նվազում։ Օրինակ, ռադիոակտիվ ֆրանցիումն ավելի շատ հիմնական հատկություններ է ցուցաբերում, քան նատրիումը, և ներսՀալոգենների ընտանիքում յոդը նույնիսկ մետաղական փայլ ունի։
Հակառակ դեպքում իրավիճակն այն ժամանակաշրջանում է՝ իներտ գազերը լրացնում են ենթամակարդակները, որոնցից առաջ կան հակադիր հատկություններով նյութեր։ Պարբերական աղյուսակի հորիզոնական տարածության մեջ տարրերի արտահայտված ռեակտիվությունը փոխվում է հիմնականից ամֆոտերայինից մինչև թթվային: Մետաղները լավ վերականգնող նյութեր են (ընդունում են էլեկտրոնները, երբ առաջանում են կապեր):
Ոչմետաղներ
Ատոմների այս տեսակը ներառված է անօրգանական քիմիայի հիմնական դասերում։ Ոչ մետաղները զբաղեցնում են պարբերական աղյուսակի աջ կողմը՝ ցույց տալով սովորաբար թթվային հատկություններ։ Ամենից հաճախ այդ տարրերը առաջանում են միմյանց հետ միացությունների տեսքով (օրինակ՝ բորատներ, սուլֆատներ, ջուր)։ Ազատ մոլեկուլային վիճակում հայտնի է ծծմբի, թթվածնի և ազոտի առկայությունը։ Կան նաև մի քանի երկատոմային ոչ մետաղական գազեր. բացի վերը նշված երկուսից, դրանք ներառում են ջրածին, ֆտոր, բրոմ, քլոր և յոդ:
Սրանք ամենատարածված նյութերն են երկրի վրա. հատկապես տարածված են սիլիցիումը, ջրածինը, թթվածինը և ածխածինը: Յոդը, սելենը և մկնդեղը շատ հազվադեպ են (սա ներառում է նաև ռադիոակտիվ և անկայուն կոնֆիգուրացիաներ, որոնք գտնվում են աղյուսակի վերջին հատվածներում):
Միացություններում ոչ մետաղներն իրենց գերակշռում են որպես թթուներ: Նրանք հզոր օքսիդացնող նյութեր են՝ մակարդակը ավարտելու համար լրացուցիչ թվով էլեկտրոններ կցելու ունակության շնորհիվ:
Բարդ նյութեր անօրգանական նյութերում
Բացի այն նյութերից, որոնք ներկայացված են ատոմների մեկ խմբի կողմից,Տարբերակվում է մի քանի տարբեր կոնֆիգուրացիաներ պարունակող միացություններ: Նման նյութերը կարող են լինել երկուական (կազմված երկու տարբեր մասնիկներից), երեք, չորս տարրից և այլն։
Երկտարրից բաղկացած նյութեր
Քիմիան առանձնահատուկ նշանակություն է տալիս մոլեկուլներում կապերի երկուականությանը: Անօրգանական միացությունների դասերը դիտարկվում են նաև ատոմների միջև ձևավորված կապի տեսանկյունից։ Այն կարող է լինել իոնային, մետաղական, կովալենտ (բևեռային կամ ոչ բևեռային) կամ խառը: Սովորաբար նման նյութերը հստակ ցույց են տալիս հիմնային (մետաղների առկայության դեպքում), ամֆորտերիկ (երկակի, հատկապես ալյումինին բնորոշ) կամ թթվային (եթե կա +4 և ավելի բարձր օքսիդացման աստիճան ունեցող տարր):
Երեք տարրերի ասոցիացիաներ
Անօրգանական քիմիայի թեմաները նախատեսում են ատոմների այս տեսակի միաձուլման դիտարկումը: Միացությունները, որոնք բաղկացած են ատոմների ավելի քան երկու խմբերից (առավել հաճախ անօրգանականները վերաբերում են երեք տարրերից բաղկացած տեսակների հետ) սովորաբար ձևավորվում են բաղադրիչների մասնակցությամբ, որոնք միմյանցից զգալիորեն տարբերվում են ֆիզիկաքիմիական պարամետրերով:
Կապերի հնարավոր տեսակներն են կովալենտային, իոնային և խառը: Սովորաբար, երեք տարրերից բաղկացած նյութերը վարքագծով նման են երկուականներին, քանի որ միջատոմային փոխազդեցության ուժերից մեկը շատ ավելի ուժեղ է, քան մյուսը. թույլը ձևավորվում է երկրորդականում և ունի լուծույթում ավելի արագ տարանջատվելու հատկություն։
Անօրգանական քիմիայի դասեր
Անօրգանական դասընթացում ուսումնասիրված նյութերի ճնշող մեծամասնությունը կարելի է դիտարկել պարզ դասակարգմամբ՝ կախված դրանց բաղադրությունից ևհատկությունները. Այսպիսով, առանձնանում են հիդրօքսիդները, թթուները, օքսիդները և աղերը։ Նրանց հարաբերությունների դիտարկումը ավելի լավ է սկսել օքսիդացված ձևերի հայեցակարգի հետ ծանոթությունից, որոնցում կարող է հայտնվել գրեթե ցանկացած անօրգանական նյութ: Նման հարակիցների քիմիան քննարկվում է օքսիդների մասին գլուխներում։
Օքսիդներ
Օքսիդը ցանկացած քիմիական տարրի միացություն է, որի թթվածինը օքսիդացման վիճակում է -2 (համապատասխանաբար -1 պերօքսիդներում): Կապի ձևավորումը տեղի է ունենում էլեկտրոնների հետադարձման և միացման պատճառով O2-ի կրճատմամբ (երբ թթվածինը ամենաէլեկտրաբացասական տարրն է):
Կարող է դրսևորել ինչպես թթվային, այնպես էլ ամֆոտերային և հիմնային հատկություններ՝ կախված ատոմների երկրորդ խմբից: Եթե մետաղ է, ապա օքսիդում չի գերազանցում +2 օքսիդացման աստիճանը, եթե ոչ մետաղ է՝ +4-ից և բարձր։ Պարամետրերի երկակի բնույթ ունեցող նմուշներում արժեքը +3։
Թթուներ անօրգանական նյութերում
Թթվային միացությունները ջրածնի կատիոնների պարունակության պատճառով ունեն 7-ից պակաս միջին ռեակցիա, որը կարող է մտնել լուծույթ և այնուհետև փոխարինվել մետաղական իոնով: Ըստ դասակարգման՝ դրանք բարդ նյութեր են։ Թթուների մեծ մասը կարելի է ձեռք բերել համապատասխան օքսիդները ջրով նոսրացնելով, օրինակ՝ SO-ի հիդրացումից հետո ծծմբաթթվի ձևավորման դեպքում3.
Հիմնական անօրգանական քիմիա
Այս տեսակի միացությունների հատկությունները պայմանավորված են OH հիդրօքսիլ ռադիկալի առկայությամբ, որը տալիս է 7-ից բարձր միջավայրի ռեակցիան: Լուծվող հիմքերը կոչվում են.ալկալիներ, դրանք ամենաուժեղն են այս դասի նյութերում ամբողջական տարանջատման շնորհիվ (հեղուկի մեջ իոնների քայքայվել): Աղերի առաջացման OH խումբը կարող է փոխարինվել թթվային մնացորդներով։
Անօրգանական քիմիան երկակի գիտություն է, որը կարող է նկարագրել նյութերը տարբեր տեսանկյուններից: Պրոտոլիտային տեսության մեջ հիմքերը համարվում են ջրածնի կատիոն ընդունողներ։ Այս մոտեցումը ընդլայնում է նյութերի այս դասի հայեցակարգը` ալկալի անվանելով ցանկացած նյութ, որը կարող է ընդունել պրոտոն:
Աղեր
Այս տեսակի միացությունները գտնվում են հիմքերի և թթուների միջև, քանի որ դրանք նրանց փոխազդեցության արդյունքն է: Այսպիսով, մետաղի իոնը (երբեմն ամոնիումը, ֆոսֆոնը կամ հիդրոքսոնը) սովորաբար գործում է որպես կատիոն, իսկ թթվային մնացորդը՝ որպես անիոնային նյութ։ Երբ աղ է գոյանում, ջրածինը փոխարինվում է մեկ այլ նյութով։
Կախված ռեագենտների քանակի և դրանց ուժգնության հարաբերակցությունից միմյանց նկատմամբ, ռացիոնալ է դիտարկել փոխազդեցության արտադրանքի մի քանի տեսակներ.
- հիմնական աղեր են ստացվում, եթե հիդրօքսիլ խմբերն ամբողջությամբ փոխարինված չեն (այդպիսի նյութերն ունեն ալկալային ռեակցիայի միջավայր);
- թթվային աղեր առաջանում են հակառակ դեպքում՝ արձագանքող հիմքի բացակայության դեպքում ջրածինը մասամբ մնում է միացության մեջ;
- Ամենահայտնին և ամենադյուրին հասկանալը միջին (կամ նորմալ) նմուշներն են. դրանք ռեակտիվների ամբողջական չեզոքացման արդյունք են ջրի և միայն մետաղական կատիոնով կամ դրա անալոգով և թթվային մնացորդով նյութի առաջացմամբ:.
Անօրգանական քիմիան գիտություն է, որը ներառում էդասերից յուրաքանչյուրի բաժանումը տարբեր ժամանակներում դիտարկվող հատվածների՝ ոմանք՝ ավելի վաղ, մյուսները՝ ավելի ուշ: Ավելի խորը ուսումնասիրությամբ առանձնանում են ևս 4 տեսակի աղեր՝
- Դուբլը պարունակում է մեկ անիոն երկու կատիոնների առկայության դեպքում: Սովորաբար նման նյութեր ստացվում են երկու աղեր միաձուլելով նույն թթվային մնացորդի, բայց տարբեր մետաղների հետ։
- Խառը տիպը հակառակն է նախորդին. դրա հիմքը մեկ կատիոն է՝ երկու տարբեր անիոններով։
- Բյուրեղային հիդրատներ՝ աղեր, որոնց բանաձևում կա ջուր բյուրեղացված վիճակում։
- Կոմպլեքսները այն նյութերն են, որոնցում կատիոնը, անիոնը կամ երկուսն էլ ներկայացված են ձևավորող տարր ունեցող կլաստերների տեսքով: Նման աղեր կարելի է ստանալ հիմնականում B ենթախմբի տարրերից։
Անօրգանական քիմիայի արտադրամասում ներառված այլ նյութեր, որոնք կարող են դասակարգվել որպես աղեր կամ որպես գիտելիքի առանձին գլուխներ, ներառում են հիդրիդները, նիտրիդները, կարբիդները և միջմետաղիդները (մի քանի մետաղների միացություններ, որոնք համաձուլվածք չեն):
Արդյունքներ
Անօրգանական քիմիան գիտություն է, որը հետաքրքրում է այս ոլորտի յուրաքանչյուր մասնագետի՝ անկախ նրա հետաքրքրություններից։ Այն ներառում է այս առարկայի դպրոցում ուսումնասիրված առաջին գլուխները: Անօրգանական քիմիայի դասընթացը նախատեսում է մեծ քանակությամբ տեղեկատվության համակարգում՝ հասկանալի և պարզ դասակարգման համաձայն։
