Der Chemieunterricht an Schulen beginnt in der 8. Klasse mit dem Studium der allgemeinen naturwissenschaftlichen Grundlagen: Mögliche Arten von Bindungen zwischen Atomen, Arten von Kristallgittern und die häufigsten Reaktionsmechanismen werden beschrieben. Dies bildet die Grundlage für das Studium eines wichtigen, aber spezifischeren Abschnitts – Anorganika.
Was ist das
Anorganische Chemie ist eine Wissenschaft, die die Prinzipien der Struktur, grundlegenden Eigenschaften und Reaktivität aller Elemente des Periodensystems berücksichtigt. Eine wichtige Rolle im Anorganischen spielt das Periodengesetz, das die systematische Klassifizierung von Stoffen vereinfacht, indem es ihre Masse, Anzahl und Art ändert.
Der Kurs behandelt auch Verbindungen, die bei der Wechselwirkung der Elemente der Tabelle entstehen (einzige Ausnahme ist der Bereich der Kohlenwasserstoffe, der in den Kapiteln der Organik behandelt wird). Aufgabenstellungen aus der Anorganischen Chemie ermöglichen Ihnen, das erworbene theoretische Wissen in der Praxis zu erarbeiten.
Wissenschaft im HistorischenAspekt
Der Name "anorganisch" entstand in Übereinstimmung mit der Idee, dass er einen Teil des chemischen Wissens abdeckt, der nichts mit den Aktivitäten biologischer Organismen zu tun hat.
Im Laufe der Zeit wurde bewiesen, dass der größte Teil der organischen Welt "nicht lebende" Verbindungen produzieren kann und Kohlenwasserstoffe jeglicher Art im Labor synthetisiert werden. So konnte der deutsche Wissenschaftler Wehler aus Ammoniumcyanat, einem Salz in der Chemie der Elemente, Harnstoff synthetisieren.
Um Verwechslungen mit der Nomenklatur und Klassifikation von Forschungsarten in beiden Wissenschaften zu vermeiden, beinh altet das Programm der Schul- und Universitätslehrgänge im Anschluss an die allgemeine Chemie das Studium der Anorganik als grundlegende Disziplin. Die wissenschaftliche Welt behält eine ähnliche Reihenfolge bei.
Klassen anorganischer Stoffe
Die Chemie sieht eine solche Stoffdarstellung vor, in der die einleitenden Kapitel der Anorganik das Periodengesetz der Elemente berücksichtigen. Dies ist eine Klassifikation besonderer Art, die auf der Annahme beruht, dass die Atomladungen von Kernen die Eigenschaften von Stoffen beeinflussen und sich diese Parameter zyklisch ändern. Ursprünglich wurde die Tabelle als Spiegelbild der Zunahme der Atommassen der Elemente erstellt, aber bald wurde diese Sequenz aufgrund ihrer Inkonsistenz in dem Aspekt, in dem anorganische Substanzen eine Berücksichtigung dieser Frage erfordern, verworfen.
Die Chemie deutet zusätzlich zum Periodensystem auf das Vorhandensein von etwa hundert Figuren, Clustern und Diagrammen hin, die die Periodizität von Eigenschaften widerspiegeln.
Aktuell wird eine konsolidierte Version davon in Betracht gezogenKonzepte als Klassen der Anorganischen Chemie. Die Sp alten der Tabelle geben die Elemente in Abhängigkeit von den physikalischen und chemischen Eigenschaften in den Zeilen an - Perioden, die einander ähnlich sind.
Einfache Substanzen in anorganischen Stoffen
Ein Zeichen im Periodensystem und eine einfache Substanz im freien Zustand sind meistens verschiedene Dinge. Im ersten Fall spiegelt sich nur eine bestimmte Art von Atomen wider, im zweiten die Art der Verbindung von Teilchen und ihre gegenseitige Beeinflussung in stabilen Formen.
Die chemische Bindung in einfachen Substanzen bestimmt ihre Einteilung in Familien. Somit können zwei große Arten von Atomgruppen unterschieden werden - Metalle und Nichtmetalle. Die erste Familie umfasst 96 von 118 untersuchten Elementen.
Metalle
Metalltyp impliziert das Vorhandensein einer gleichnamigen Verbindung zwischen den Partikeln. Die Wechselwirkung beruht auf der Vergesellschaftung der Elektronen des Gitters, die durch Ungerichtetheit und Ungesättigtheit gekennzeichnet ist. Deshalb leiten Metalle Wärme und Ladungen gut, haben einen metallischen Glanz, sind formbar und duktil.
Herkömmlicherweise stehen Metalle im Periodensystem links, wenn eine gerade Linie von Bor zu Astat gezogen wird. Elemente, die sich in der Nähe dieser Linie befinden, sind meistens Grenznatur und weisen eine Dualität von Eigenschaften auf (z. B. Germanium).
Metalle bilden meist basische Verbindungen. Die Oxidationsstufen solcher Substanzen überschreiten normalerweise zwei nicht. In einer Gruppe nimmt die Metallizität zu, während sie in einer Periode abnimmt. Zum Beispiel weist radioaktives Francium basischere Eigenschaften auf als Natrium, und inIn der Familie der Halogene hat Jod sogar einen metallischen Glanz.
Ansonsten ist die Situation in der Zeit - Inertgase vervollständigen die Unterebenen, vor denen sich Stoffe mit entgegengesetzten Eigenschaften befinden. Im horizontalen Raum des Periodensystems ändert sich die manifestierte Reaktivität der Elemente von basisch über amphoter zu sauer. Metalle sind gute Reduktionsmittel (nehmen bei Bindungsbildung Elektronen auf).
Nichtmetalle
Diese Art von Atomen gehört zu den Hauptklassen der anorganischen Chemie. Nichtmetalle stehen auf der rechten Seite des Periodensystems und zeigen typischerweise saure Eigenschaften. Meistens treten diese Elemente in Form von Verbindungen miteinander auf (z. B. Borate, Sulfate, Wasser). Im freien molekularen Zustand ist die Existenz von Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff bekannt. Es gibt auch mehrere zweiatomige nichtmetallische Gase – zusätzlich zu den beiden oben genannten gehören dazu Wasserstoff, Fluor, Brom, Chlor und Jod.
Dies sind die häufigsten Substanzen auf der Erde - Silizium, Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff sind besonders häufig. Jod, Selen und Arsen sind sehr selten (hierzu gehören auch radioaktive und instabile Konfigurationen, die in den letzten Perioden der Tabelle angesiedelt sind).
Nichtmetalle verh alten sich in Verbindungen überwiegend wie Säuren. Sie sind starke Oxidationsmittel aufgrund der Fähigkeit, eine zusätzliche Anzahl von Elektronen anzubringen, um das Level zu vervollständigen.
Komplexe Substanzen in anorganischen Stoffen
Zusätzlich zu Substanzen, die durch eine Atomgruppe repräsentiert werden,es werden Verbindungen unterschieden, die mehrere unterschiedliche Konfigurationen umfassen. Solche Substanzen können binär (bestehend aus zwei verschiedenen Teilchen), drei-, vierelementig usw. sein.
Zwei-Element-Stoffe
Die Chemie misst der Binarität von Bindungen in Molekülen besondere Bedeutung bei. Klassen von anorganischen Verbindungen werden auch unter dem Gesichtspunkt der zwischen den Atomen gebildeten Bindung betrachtet. Es kann ionisch, metallisch, kovalent (polar oder unpolar) oder gemischt sein. Typischerweise zeigen solche Substanzen deutlich basische (in Gegenwart von Metall), amforterische (dual – besonders charakteristisch für Aluminium) oder saure (wenn ein Element mit einer Oxidationsstufe von +4 und höher vorhanden ist) Qualitäten.
Drei-Elemente-Partner
Die Themen der Anorganischen Chemie sehen die Berücksichtigung dieser Art der Atomverschmelzung vor. Verbindungen, die aus mehr als zwei Atomgruppen bestehen (meistens handelt es sich bei anorganischen Stoffen um Drei-Elemente-Spezies) werden normalerweise unter Beteiligung von Komponenten gebildet, die sich in physikalisch-chemischen Parametern erheblich voneinander unterscheiden.
Mögliche Arten von Bindungen sind kovalent, ionisch und gemischt. Typischerweise verh alten sich Drei-Elemente-Substanzen ähnlich wie binäre, da eine der Kräfte der interatomaren Wechselwirkung viel stärker ist als die andere: Die schwache wird sekundär gebildet und hat die Fähigkeit, in Lösung schneller zu dissoziieren.
Klassen der Anorganischen Chemie
Die überwiegende Mehrheit der im Anorganischen Studiengang untersuchten Stoffe kann anhand ihrer Zusammensetzung und durch eine einfache Einteilung berücksichtigt werdenEigenschaften. So werden Hydroxide, Säuren, Oxide und Salze unterschieden. Die Betrachtung ihrer Beziehung ist besser, um mit einer Bekanntschaft mit dem Konzept der oxidierten Formen zu beginnen, in denen fast jede anorganische Substanz auftreten kann. Die Chemie solcher Assoziate wird in den Kapiteln über Oxide diskutiert.
Oxide
Oxid ist eine Verbindung eines beliebigen chemischen Elements mit Sauerstoff in der Oxidationsstufe gleich -2 (in Peroxiden entsprechend -1). Die Bindungsbildung erfolgt aufgrund des Rückstoßes und der Anlagerung von Elektronen bei der Reduktion von O2 (wenn Sauerstoff das elektronegativste Element ist).
Kann je nach zweiter Atomgruppe sowohl saure als auch amphotere und basische Eigenschaften aufweisen. Wenn es sich um ein Metall handelt, überschreitet es im Oxid die Oxidationsstufe von +2 nicht, wenn es sich um ein Nichtmetall handelt - von +4 und darüber. In Samples mit dualer Natur der Parameter ist der Wert +3.
Säuren in anorganischen Stoffen
Saure Verbindungen haben aufgrund des Geh alts an Wasserstoffkationen, die in Lösung gehen und anschließend durch ein Metallion ersetzt werden können, eine mittlere Reaktion kleiner als 7. Nach der Klassifizierung handelt es sich um komplexe Substanzen. Die meisten Säuren können durch Verdünnen der entsprechenden Oxide mit Wasser erh alten werden, beispielsweise bei der Bildung von Schwefelsäure nach Hydratation von SO3.
Grundlegende Anorganische Chemie
Die Eigenschaften dieser Art von Verbindungen sind auf das Vorhandensein des Hydroxylradikals OH zurückzuführen, das die Reaktion des Mediums über 7 ergibt. Lösliche Basen werden genanntAlkalien, sie sind die stärksten in dieser Stoffklasse aufgrund vollständiger Dissoziation (Zerfall in Ionen in einer Flüssigkeit). Die OH-Gruppe bei der Salzbildung kann durch saure Reste ersetzt werden.
Anorganische Chemie ist eine duale Wissenschaft, die Stoffe aus unterschiedlichen Perspektiven beschreiben kann. In der protolytischen Theorie werden Basen als Akzeptoren für Wasserstoffkationen betrachtet. Dieser Ansatz erweitert das Konzept dieser Substanzklasse und nennt Alkali jede Substanz, die ein Proton aufnehmen kann.
Salze
Diese Art von Verbindungen liegt zwischen Basen und Säuren, da sie das Produkt ihrer Wechselwirkung ist. Daher wirkt ein Metallion (manchmal Ammonium, Phosphonium oder Hydroxonium) normalerweise als Kation und ein Säurerest als anionische Substanz. Bei der Bildung eines Salzes wird Wasserstoff durch einen anderen Stoff ersetzt.
Je nach Verhältnis der Anzahl der Reagenzien und ihrer Stärke zueinander ist es sinnvoll, mehrere Arten von Wechselwirkungsprodukten zu berücksichtigen:
- basische Salze erhält man, wenn die Hydroxylgruppen nicht vollständig substituiert sind (solche Substanzen haben ein alkalisches Reaktionsmilieu);
- Säuresalze entstehen im umgekehrten Fall - mangels reagierender Base bleibt Wasserstoff teilweise in der Verbindung;
- Am bekanntesten und am einfachsten zu verstehen sind die durchschnittlichen (oder normalen) Proben - sie sind das Produkt der vollständigen Neutralisation von Reagenzien unter Bildung von Wasser und einer Substanz mit nur einem Metallkation oder seinem Analogon und einem Säurerest.
Anorganische Chemie ist eine Wissenschaft, die etwas mit sich bringtdie Aufteilung jeder Klasse in Fragmente, die zu unterschiedlichen Zeiten betrachtet werden: einige - früher, andere - später. Bei einer eingehenderen Untersuchung werden 4 weitere Arten von Salzen unterschieden:
- Double enthält ein einzelnes Anion in Gegenwart von zwei Kationen. Üblicherweise erhält man solche Substanzen durch Verschmelzen zweier Salze mit gleichem Säurerest, aber unterschiedlichen Metallen.
- Der gemischte Typ ist das Gegenteil des vorherigen: Seine Basis ist ein Kation mit zwei verschiedenen Anionen.
- Kristallhydrate - Salze, in deren Formel sich Wasser in kristallisiertem Zustand befindet.
- Komplexe sind Substanzen, in denen ein Kation, Anion oder beide in Form von Clustern mit einem formgebenden Element vorliegen. Solche Salze können hauptsächlich aus Elementen der Nebengruppe B gewonnen werden.
Andere Substanzen, die im Workshop Anorganische Chemie behandelt werden und als Salze oder separate Wissenskapitel klassifiziert werden können, umfassen Hydride, Nitride, Carbide und Intermetallide (Verbindungen mehrerer Metalle, die keine Legierungen sind).
Ergebnisse
Anorganische Chemie ist eine Wissenschaft, die jeden Spezialisten auf diesem Gebiet interessiert, unabhängig von seinen Interessen. Es enthält die ersten Kapitel, die in der Schule in diesem Fach studiert werden. Das Studium der Anorganischen Chemie sorgt für die Systematisierung großer Informationsmengen nach einer verständlichen und einfachen Gliederung.
