Anorganiese chemie is deel van algemene chemie. Dit handel oor die studie van die eienskappe en gedrag van anorganiese verbindings - hul struktuur en vermoë om met ander stowwe te reageer. Hierdie rigting ondersoek alle stowwe, met die uitsondering van dié wat uit koolstofkettings gebou word (laasgenoemde is die onderwerp van studie van organiese chemie).
Beskrywing
Chemie is 'n komplekse wetenskap. Die verdeling daarvan in kategorieë is bloot arbitrêr. Byvoorbeeld, anorganiese en organiese chemie word verbind deur verbindings wat bio-anorganies genoem word. Dit sluit in hemoglobien, chlorofil, vitamien B12 en baie ensieme.
Baie dikwels, wanneer stowwe of prosesse bestudeer word, moet 'n mens verskeie verhoudings met ander wetenskappe in ag neem. Algemene en anorganiese chemie dek eenvoudige en komplekse stowwe, waarvan die aantal 400 000 nader. Die studie van hul eienskappe behels dikwels 'n wye reeks fisiese-chemie-metodes, aangesien hulle eienskappe kan kombineer wat kenmerkend is van 'n wetenskap soos bv.fisika. Die kwaliteit van stowwe word beïnvloed deur geleidingsvermoë, magnetiese en optiese aktiwiteit, die effek van katalisators en ander "fisiese" faktore.
Oor die algemeen word anorganiese verbindings volgens hul funksie geklassifiseer:
- sure;
- gronde;
- oksiede;
- sout.
Oksiede word dikwels in metale (basiese oksiede of basiese anhidriede) en nie-metaaloksiede (suuroksiede of suuranhidriede) verdeel.
Oorsprong
Die geskiedenis van anorganiese chemie word in verskeie tydperke verdeel. In die aanvanklike stadium is kennis opgehoop deur lukrake waarnemings. Sedert antieke tye is pogings aangewend om onedelmetale in edelmetale te omskep. Die alchemistiese idee is deur Aristoteles bevorder deur sy leerstelling van die omskepbaarheid van elemente.
In die eerste helfte van die vyftiende eeu het epidemies gewoed. Veral die bevolking het aan pokke en pes gely. Aesculapius het aanvaar dat siektes deur sekere stowwe veroorsaak word, en die stryd daarteen moet met die hulp van ander stowwe uitgevoer word. Dit het gelei tot die begin van die sogenaamde medies-chemiese tydperk. Op daardie tydstip het chemie 'n onafhanklike wetenskap geword.
Die opkoms van 'n nuwe wetenskap
Gedurende die Renaissance het chemie uit 'n suiwer praktiese studieveld begin om teoretiese konsepte te "verwerf". Wetenskaplikes het probeer om die onderliggende prosesse wat met stowwe plaasvind, te verduidelik. In 1661 stel Robert Boyle die konsep van "chemiese element" bekend. In 1675 skei Nicholas Lemmer die chemiese elementeminerale van plante en diere, waardeur die studie van chemie van anorganiese verbindings afsonderlik van organiese bepaal word.
Later het chemici die verskynsel van verbranding probeer verduidelik. Die Duitse wetenskaplike Georg Stahl het die teorie van flogistone geskep, waarvolgens 'n brandbare liggaam 'n nie-gravitasiedeeltjie flogiston verwerp. In 1756 het Mikhail Lomonosov eksperimenteel bewys dat die verbranding van sekere metale geassosieer word met lugdeeltjies (suurstof). Antoine Lavoisier het ook die teorie van flogistone weerlê en die stigter geword van die moderne teorie van verbranding. Hy het ook die konsep van "samestelling van chemiese elemente" bekendgestel.
Ontwikkeling
Die volgende periode begin met die werk van John D alton en poog om chemiese wette te verduidelik deur die interaksie van stowwe op die atomiese (mikroskopiese) vlak. Die eerste chemiese kongres in Karlsruhe in 1860 het die konsepte van atoom, valensie, ekwivalent en molekule gedefinieer. Danksy die ontdekking van die periodieke wet en die skepping van die periodieke stelsel, het Dmitri Mendeleev bewys dat die atoom-molekulêre teorie nie net met chemiese wette verbind is nie, maar ook met die fisiese eienskappe van elemente.
Die volgende stadium in die ontwikkeling van anorganiese chemie word geassosieer met die ontdekking van radioaktiewe verval in 1876 en die opheldering van die ontwerp van die atoom in 1913.’n Studie deur Albrecht Kessel en Gilbert Lewis in 1916 los die probleem van die aard van chemiese bindings op. Gebaseer op die teorie van heterogene ewewig deur Willard Gibbs en Henrik Roszeb, het Nikolai Kurnakov in 1913 een van die belangrikste metodes van moderne anorganiese chemie geskep -fisiese en chemiese ontleding.
Grondbeginsels van anorganiese chemie
Anorganiese verbindings kom natuurlik voor in die vorm van minerale. Die grond kan ystersulfied soos piriet of kalsiumsulfaat in die vorm van gips bevat. Anorganiese verbindings kom ook as biomolekules voor. Hulle word gesintetiseer vir gebruik as katalisators of reagense. Die eerste belangrike kunsmatige anorganiese verbinding is ammoniumnitraat, wat gebruik word om die grond te bemes.
Soute
Baie anorganiese verbindings is ioniese verbindings wat uit katione en anione bestaan. Dit is die sogenaamde soute, wat die voorwerp van navorsing in anorganiese chemie is. Voorbeelde van ioniese verbindings is:
- Magnesiumchloried (MgCl2), wat Mg2+ katione en Cl- anionebevat.
- Natriumoksied (Na2O), wat bestaan uit katione Na+ en anione O2- .
In elke sout is die proporsies van ione sodanig dat die elektriese ladings in ewewig is, dit wil sê die verbinding as geheel is elektries neutraal. Ione word beskryf deur hul oksidasietoestand en die gemak van vorming wat volg uit die ionisasiepotensiaal (katione) of elektronaffiniteit (anione) van die elemente waaruit hulle gevorm word.
Anorganiese soute sluit oksiede, karbonate, sulfate en haliede in. Baie verbindings word gekenmerk deur hoë smeltpunte. Anorganiese soute is gewoonlik vaste kristallyne formasies. Nog 'n belangrike kenmerk is huloplosbaarheid in water en gemak van kristallisasie. Sommige soute (bv. NaCl) is baie oplosbaar in water, terwyl ander (bv. SiO2) amper onoplosbaar is.
Metale en legerings
Metale soos yster, koper, brons, koper, aluminium is 'n groep chemiese elemente links onder in die periodieke tabel. Hierdie groep sluit 96 elemente in wat gekenmerk word deur hoë termiese en elektriese geleidingsvermoë. Hulle word wyd gebruik in metallurgie. Metale kan voorwaardelik verdeel word in ysterhoudende en nie-ysterhoudende, swaar en lig. Terloops, die mees gebruikte element is yster, dit beslaan 95% van wêreldproduksie onder alle soorte metale.
Allooie is komplekse stowwe wat verkry word deur twee of meer metale in 'n vloeibare toestand te smelt en te meng. Hulle bestaan uit 'n basis (dominante elemente in persentasie terme: yster, koper, aluminium, ens.) met klein toevoegings van legerings- en modifiserende komponente.
Die mensdom gebruik ongeveer 5 000 soorte legerings. Hulle is die belangrikste materiale in konstruksie en nywerheid. Terloops, daar is ook legerings tussen metale en nie-metale.
Klassifikasie
In die tabel van anorganiese chemie word metale in verskeie groepe verdeel:
- 6 elemente is in die alkaliese groep (litium, kalium, rubidium, natrium, francium, sesium);
- 4 - in alkaliese aarde (radium, barium, strontium, kalsium);
- 40 - in oorgang (titanium, goud, wolfram, koper, mangaan,skandium, yster, ens.);
- 15 – lantaniede (lantaan, serium, erbium, ens.);
- 15 – aktiniede (uraan, aktinium, torium, fermium, ens.);
- 7 – halfmetale (arseen, boor, antimoon, germanium, ens.);
- 7 - ligte metale (aluminium, tin, bismut, lood, ens.).
Niemetale
Nie-metale kan beide chemiese elemente en chemiese verbindings wees. In die vrye toestand vorm hulle eenvoudige stowwe met nie-metaal eienskappe. In anorganiese chemie word 22 elemente onderskei. Dit is waterstof, boor, koolstof, stikstof, suurstof, fluoor, silikon, fosfor, swael, chloor, arseen, selenium, ens.
Die mees tipiese nie-metale is halogene. In reaksie met metale vorm hulle verbindings waarvan die binding hoofsaaklik ionies is, soos KCl of CaO. Wanneer dit met mekaar in wisselwerking tree, kan nie-metale kovalent-gebonde verbindings vorm (Cl3N, ClF, CS2, ens.).
Basies en sure
Basies is komplekse stowwe, waarvan die belangrikste wateroplosbare hidroksiede is. Wanneer dit opgelos word, dissosieer hulle met metaalkatione en hidroksied anione, en hul pH is groter as 7. Basisse kan chemies teenoorgesteld aan sure beskou word omdat waterdissosierende sure die konsentrasie waterstofione (H3O+) verhoog totdat die basis verminder word.
Sure is stowwe wat aan chemiese reaksies met basisse deelneem en elektrone daaruit neem. Die meeste sure van praktiese belang is wateroplosbaar. Wanneer dit opgelos word, dissosieer hulle van waterstofkatione(Н+) en suur anione, en hul pH is minder as 7.
