Chemische, physikalische Eigenschaften von Stoffen

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 05:21

Heute gibt es etwa 2,5 Millionen verschiedene Verbindungen, die sowohl natürlichen Ursprungs als auch vom Menschen künstlich synthetisiert wurden. Alle von ihnen sind sehr unterschiedlich, einige von ihnen sind unersetzliche Teilnehmer an biologischen Prozessen, die in lebenden Organismen ablaufen. Verbindungen werden durch die Eigenschaften von Stoffen voneinander unterschieden. Eigenschaften und was Ihnen sonst noch erlaubt, ein bestimmtes chemisches Molekül zu identifizieren, werden wir weiter betrachten.

Was ist ein Stoff?

Wenn Sie dieses Konzept definieren, müssen Sie auf seine Verbindung mit physischen Körpern hinweisen. Schließlich ist es üblich, die Substanz zu betrachten, aus der diese Körper bestehen. Glas, Eisen, Schwefel, Holz sind also Substanzen. Beispiele können endlos gegeben werden. Leichter zu verstehen ist folgendes: Der hier betrachtete Begriff bezieht sich auf die Vielf alt der verschiedenen Kombinationen von Molekülen, die es auf der Welt gibt, sowie auf einfache einatomige Teilchen.

Wasser, Alkohol, Säuren, Laugen, Proteine, Kohlenhydrate, Salz, Zucker, Sand, Ton, Diamant, Gase und so weiter – das sind alles Substanzen. Beispiele ermöglichen es Ihnen, die Essenz dieses Konzepts klarer zu erfassen.

Der physische Körper ist ein Produkt, das von der Natur oder dem Menschen auf der Grundlage verschiedener Verbindungen geschaffen wurde. Beispielsweise ist ein Glas ein Körper, derbesteht aus Glas, und das Blatt Papier ist der Körper, der aus Zellstoff oder Holz verarbeitet wird.

Natürlich sind alle Moleküle verschieden. Was ihrem Unterschied zugrunde liegt, nennt man ihre Eigenschaften – physikalische, organoleptische und chemische. Sie werden mit speziellen Methoden bestimmt, die jede Wissenschaft für sich hat. Es können mathematische, analytische, experimentelle, instrumentelle Methoden und viele andere sein. Zum Beispiel verwendet die Chemiewissenschaft für jede Substanz, oder vielmehr für ihre Identifizierung, ihr Reagenz. Es wird basierend auf den strukturellen Merkmalen des Moleküls und der Vorhersage chemischer Eigenschaften ausgewählt. Dann wird es experimentell verifiziert, bestätigt und in der theoretischen Basis fixiert.

Einstufung von Stoffen

Die Einteilung von Verbindungen in Gruppen kann auf vielen verschiedenen Merkmalen beruhen. Zum Beispiel Aggregatzustand. Alle von ihnen können gemäß diesem Faktor von vier Typen sein:

• Plasma;
• Gas;
• flüssig;
• kristalline Substanz (fest).

Wenn wir ein "tieferes" Merkmal zugrunde legen, dann lassen sich alle Substanzen einteilen in:

• organisch - basierend auf Ketten und Zyklen von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen;
• anorganisch - alle anderen.

Gemäß der elementaren Zusammensetzung, die die Formeln der Substanzen widerspiegelt, sind sie alle:

• einfach - von einer Sorte chemischer Atome;
• komplex - zwei oder mehr verschiedene Arten von Elementen.

Im Gegenzug,einfach werden in Metalle und Nichtmetalle unterteilt. Verbindungen haben viele Klassen: Salze, Basen, Säuren, Oxide, Ester, Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Nukleinsäuren und so weiter.

Verschiedene Arten zusammengesetzter Formeln

Was ist eine visuelle, also grafische Darstellung von Zusammenhängen? Natürlich sind dies Formeln von Substanzen. Sie sind anders. Je nach Spezies unterscheiden sich auch die darin enth altenen Informationen über das Molekül. Es gibt also solche Optionen:

1. Empirisch oder molekular. Gibt die quantitative und qualitative Zusammensetzung des Stoffes wieder. Es enthält die Symbole der konstituierenden Elemente und einen Index in der unteren linken Ecke, der die Menge dieses Atoms im Molekül anzeigt. Zum Beispiel N₂O, Na₂SO₄, AL_2(SO4₎3.
2. Elektronische Grafiken. Diese Formel zeigt die Anzahl der Valenzelektronen für jedes Element, aus dem die Verbindung besteht. Daher ist es nach dieser Option bereits möglich, einige chemische und physikalische Eigenschaften von Stoffen vorherzusagen.
3. In der organischen Chemie ist es üblich, vollständige und abgekürzte Strukturformeln zu verwenden. Sie spiegeln die Bindungsreihenfolge von Atomen in Molekülen wider, außerdem weisen sie eindeutig auf die Zugehörigkeit einer Substanz zu einer bestimmten Verbindungsklasse hin. Auf diese Weise können Sie den spezifischen Molekültyp genau bestimmen und alle dafür charakteristischen Wechselwirkungen vorhersagen.

Daher sind die chemische Symbolik und richtig formulierte Formeln von Verbindungen der wichtigste Teil der Arbeit mit allen bekannten Substanzen. Dies sind die theoretischen Grundlagen, die Sie kennen müssenjeder Chemiestudent.

Physikalische Eigenschaften

Ein sehr wichtiges Merkmal sind die manifestierten physikalischen Eigenschaften von Substanzen. Was gehört zu dieser Gruppe?

1. Aggregatzustand unter verschiedenen Bedingungen, einschließlich Standardbedingungen.
2. Sieden, Schmelzen, Gefrieren, Verdampfungstemperaturen.
3. Organoleptische Eigenschaften: Farbe, Geruch, Geschmack.
4. Löslichkeit in Wasser und anderen Lösungsmitteln (zB organisch).
5. Dichte und Fließfähigkeit, Viskosität.
6. Elektrische und thermische Leitfähigkeit, Wärmekapazität.
7. Elektrische Permeabilität.
8. Radioaktivität.
9. Absorption und Emission.
10. Induktivität.

Es gibt auch eine Reihe von Indikatoren, die für eine vollständige Liste, die die Eigenschaften von Stoffen widerspiegelt, sehr wichtig sind. Sie liegen jedoch zwischen physikalisch und chemisch. Das ist:

• Elektrodenpotential;
• Art des Kristallgitters;
• Elektronegativität;
• Härte und Sprödigkeit;
• Duktilität und Duktilität;
• Volatilität oder Volatilität;
• biologische Wirkungen auf lebende Organismen (giftig, erstickend, nervenlähmend, neutral, wohltuend, etc.).

Oft werden diese Indikatoren genau dann genannt, wenn die chemischen Eigenschaften von Stoffen bereits direkt betrachtet werden. Sie können sie jedoch auch im physischen Abschnitt angeben, was kein Fehler ist.

Chemische Eigenschaften von Stoffen

Diese Gruppe umfasstalle möglichen Arten von Wechselwirkungen des betrachteten Moleküls mit anderen einfachen und komplexen Substanzen. Das heißt, dies sind direkt chemische Reaktionen. Für jede Art von Verbindung sind sie streng spezifisch. Es werden jedoch gemeinsame Gruppeneigenschaften für eine ganze Stoffklasse unterschieden.

Zum Beispiel sind alle Säuren gemäß ihrer Position in der elektrochemischen Spannungsreihe der Metalle in der Lage, mit Metallen zu reagieren. Alle sind auch durch Neutralisationsreaktionen mit Alkalien und Wechselwirkungen mit unlöslichen Basen gekennzeichnet. Allerdings sind konzentrierte Schwefel- und Salpetersäure etwas Besonderes, da die Produkte ihrer Wechselwirkung mit Metallen sich von denen unterscheiden, die als Ergebnis von Reaktionen mit anderen Mitgliedern der Klasse erh alten werden.

Jede Substanz hat viele chemische Eigenschaften. Ihre Anzahl wird durch die Aktivität der Verbindung bestimmt, dh die Fähigkeit, mit anderen Komponenten zu reagieren. Es gibt hochreaktive, es gibt praktisch inerte. Dies ist ausschließlich ein individueller Indikator.

Einfache Substanzen

Dazu gehören solche, die aus der gleichen Art von Atomen, aber unterschiedlicher Anzahl bestehen. Zum Beispiel S_8, O_2, O_3, Au, N _2, P_4, CL_2, Ar und andere.

Die chemischen Eigenschaften einfacher Substanzen reduzieren sich auf die Wechselwirkung mit:

• Metalle;
• Nichtmetalle;
• Wasser;
• Säuren;
• Alkalien und amphotere Hydroxide;
• organische Verbindungen;
• Salze;
• Oxide;
• Peroxide und Anhydride und andereMoleküle.

Nochmals sei darauf hingewiesen, dass dies eine sehr spezifische Eigenschaft für jeden speziellen Fall ist. Daher werden die physikalischen und chemischen Eigenschaften einfacher Substanzen einzeln betrachtet.

Komplexe Substanzen

Diese Gruppe umfasst Verbindungen, deren Moleküle aus zwei oder mehr verschiedenen chemischen Elementen bestehen. Die Anzahl von jedem von ihnen kann unterschiedlich sein. Zum Verständnis hier ein paar einfache Beispiele:

• H₃PO₄;
• K₃[Fe(CN)₆];
• Cu(OH)₂;
• LiF;
• AL₂O₃ und andere.

Da sie alle zu unterschiedlichen Stoffklassen gehören, ist es unmöglich, gemeinsame physikalische und chemische Eigenschaften für alle herauszugreifen. Das sind spezifische Eigenschaften, jeweils eigentümlich und individuell.

Anorganische Stoffe

Heute gibt es über 500.000 davon. Es gibt sowohl einfache als auch komplexe. Insgesamt lassen sich mehrere Hauptklassen anorganischer Verbindungen unterscheiden, die ihre ganze Vielf alt repräsentieren.

1. Einfache Substanzen Metalle.
2. Oxide.
3. Einfache Substanzen Nichtmetalle.
4. Edel- oder Inertgase.
5. Peroxide.
6. Anhydride.
7. Flüchtige Wasserstoffverbindungen.
8. Hydride.
9. Salze.
10. Säuren.
11. Stiftungen.
12. Amphotere Verbindungen.

Jeder Vertreter jeder Klasse hat seine eigenen körperlichen Eigenschaftenchemische Eigenschaften, anhand derer es von anderen Verbindungen unterschieden und identifiziert werden kann.

Eigenschaften organischer Substanzen

Organik ist ein Zweig der Chemie, der sich mit der Untersuchung von anderen als anorganischen Verbindungen und ihren Eigenschaften befasst. Ihre Struktur basiert auf Kohlenstoffatomen, die sich in verschiedenen Strukturen miteinander verbinden können:

• lineare und verzweigte Ketten;
• Zyklen;
• aromatische Ringe;
• Heterozyklen.

Lebende Organismen bestehen aus genau solchen Verbindungen, denn die Grundlage des Lebens sind Proteine, Fette und Kohlenhydrate. Alle von ihnen sind Vertreter organischer Substanzen. Daher sind ihre Eigenschaften besonders. Unabhängig davon, um welche Art von Molekül es sich handelt, wird es jedoch in jedem Fall durch eine Reihe von physikalisch-chemischen Eigenschaften gekennzeichnet sein, die wir bereits zuvor erwähnt haben.

Was ist lebende Materie?

Leben ist der Stoff, aus dem sich die gesamte Biomasse unseres Planeten zusammensetzt. Das heißt, jene Organismen, die das Leben darauf ausmachen:

• Bakterien und Viren;
• einfach;
• Pflanzen;
• Tiere;
• Pilze;
• Personen.

Da der Hauptanteil der Verbindungen in der Zusammensetzung eines Lebewesens organisch ist, können gerade diese der Gruppe der Lebewesen zugeordnet werden. Allerdings nicht alle. Nur solche, ohne die die Existenz von Vertretern der lebenden Biosphäre unmöglich ist. Dies sind Proteine, Nukleinsäuren, Hormone, Vitamine, Fette, Kohlenhydrate, Aminosäuren und andere. Der Begriff „lebende Materie“wurde eingeführtVernadsky, der Begründer der Lehre von der Biosphäre des Planeten.

Eigenschaften lebender Materie:

• Energiebesitz mit der Möglichkeit ihrer Umwandlung;
• Selbstregulierung;
• Freizügigkeit;
• Generationenwechsel;
• extreme Vielf alt.

Kristalle und metallische Substanzen

Kristallin bezieht sich auf alle Verbindungen, die eine bestimmte Art von räumlicher Gitterstruktur haben. Es gibt Verbindungen mit einem atomaren, molekularen oder metallischen Kristallgitter. Je nach Typ unterscheiden sich auch die Eigenschaften kristalliner Substanzen. Typische feste Verbindungen in Form von fein- oder grobdispersen Kristallen sind verschiedene Salze.

Es gibt auch einfache Substanzen mit ähnlicher Struktur, wie Diamant oder Graphit, Edel- und Halbedelsteine, Mineralien, Gesteine. Ihre Haupteigenschaften:

• Härte;
• Zerbrechlichkeit;
• durchschnittliche Schmelz- und Siedepunkte.

Wie immer ist jedoch nicht jede Eigenschaft für jeden geeignet.

Metallische Eigenschaften eines Stoffes werden durch Metalle, ihre Legierungen dargestellt. Für sie kann eine Reihe gemeinsamer Merkmale unterschieden werden:

• Duktilität und Duktilität;
• hoher Siedepunkt, Schmelzpunkt;
• elektrische und thermische Leitfähigkeit;
• metallischer Glanz.