Die Hauptfrage, die eine Person beantworten muss, um das Bild der Welt richtig zu verstehen, ist, was in der Chemie eine Substanz ist. Dieses Konzept wird im Schul alter gebildet und leitet das Kind in seiner weiteren Entwicklung. Zu Beginn des Chemiestudiums ist es wichtig, im Alltag Anknüpfungspunkte zu finden, um bestimmte Vorgänge, Definitionen, Eigenschaften etc. anschaulich und einfach erklären zu können.
Leider fehlen vielen Menschen aufgrund der Unvollkommenheit des Bildungssystems grundlegende Grundlagen. Der Begriff "Substanz in der Chemie" ist eine Art Eckpfeiler, die rechtzeitige Aufnahme dieser Definition gibt einem Menschen den richtigen Start in die spätere Entwicklung auf dem Gebiet der Naturwissenschaften.
Begriffsbildung
Bevor wir zum Begriff der Materie übergehen, ist es notwendig zu definieren, was das Thema Chemie ist. Substanzen sind das, was die Chemie direkt studiert, ihre gegenseitigen Umwandlungen, Strukturen und Eigenschaften. Im Allgemeinen ist Materie das, woraus physische Körper bestehen.
Also, was ist eine Substanz in der Chemie? Bilden wir eine Definition, indem wir von einem allgemeinen Begriff zu einem rein chemischen übergehen. Substanz ist eine bestimmte Art von Materie, die notwendigerweise eine Masse hat, diekann gemessen werden. Diese Eigenschaft unterscheidet Materie von einer anderen Art von Materie - einem Feld, das keine Masse hat (elektrisch, magnetisch, Biofeld usw.). Materie wiederum ist das, woraus wir und alles um uns herum gemacht sind.
Eine etwas andere Eigenschaft von Materie, die bestimmt, woraus sie besteht - das ist bereits ein Thema der Chemie. Stoffe werden aus Atomen und Molekülen (einige Ionen) gebildet, was bedeutet, dass jeder Stoff, der aus diesen Formeleinheiten besteht, ein Stoff ist.
Einfache und komplexe Substanzen
Nachdem Sie die grundlegende Definition gemeistert haben, können Sie sie verkomplizieren. Substanzen kommen in verschiedenen Organisationsebenen vor, dh einfach und komplex (oder Verbindungen) - dies ist die allererste Unterteilung in Substanzklassen, die Chemie hat viele nachfolgende Unterteilungen, detailliert und komplexer. Diese Klassifikation hat im Gegensatz zu vielen anderen streng definierte Grenzen, jede Verbindung kann eindeutig einer der sich gegenseitig ausschließenden Arten zugeordnet werden.
Eine einfache Substanz in der Chemie ist eine Verbindung, die aus Atomen nur eines Elements aus dem Periodensystem von Mendeleev besteht. In der Regel sind dies binäre Moleküle, dh sie bestehen aus zwei Teilchen, die durch eine kovalente unpolare Bindung verbunden sind - die Bildung eines gemeinsamen einsamen Elektronenpaars. Atome desselben chemischen Elements haben also eine identische Elektronegativität, dh die Fähigkeit, eine gemeinsame Elektronendichte zu h alten, sodass sie nicht zu einem der Bindungsteilnehmer verschoben wird. Beispiele einfacher Stoffe (Nichtmetalle) -Wasserstoff und Sauerstoff, Chlor, Jod, Fluor, Stickstoff, Schwefel usw. Ein Molekül einer solchen Substanz wie Ozon besteht aus drei Atomen, und alle Edelgase (Argon, Xenon, Helium usw.) bestehen aus einem. In Metallen (Magnesium, Calcium, Kupfer usw.) gibt es eine eigene Art von Bindung - metallisch, die aufgrund der Vergesellschaftung freier Elektronen im Metall erfolgt und die Bildung von Molekülen als solche nicht beobachtet wird. Bei der Aufzeichnung einer Metallsubstanz wird einfach das Symbol des chemischen Elements ohne Indizes angegeben.
Ein einfacher chemischer Stoff, für den oben Beispiele genannt wurden, unterscheidet sich von einem komplexen durch seine qualitative Zusammensetzung. Chemische Verbindungen werden von Atomen verschiedener Elemente gebildet, von zwei oder mehr. Bei solchen Substanzen findet eine kovalente polare oder ionische Art der Bindung statt. Da unterschiedliche Atome unterschiedliche Elektronegativität haben, verschiebt sich ein gemeinsames Elektronenpaar bei der Bildung zu einem elektronegativeren Element, was zu einer gemeinsamen Polarisation des Moleküls führt. Der ionische Typ ist ein Extremfall des polaren, wenn ein Elektronenpaar vollständig zu einem der Bindungsteilnehmer übergeht, dann verwandeln sich die Atome (oder Gruppen von ihnen) in Ionen. Es gibt keine klare Grenze zwischen diesen Typen, die ionische Bindung kann als kovalent stark polar interpretiert werden. Beispiele für komplexe Substanzen sind Wasser, Sand, Glas, Salze, Oxide usw.
Stoffmodifikationen
Substanzen, die einfach genannt werden, haben tatsächlich eine einzigartige Eigenschaft, die komplexen nicht eigen ist. Einige chemische Elemente können mehrere Formen bildeneinfache Substanz. Die Basis ist immer noch ein Element, aber die quantitative Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften unterscheiden solche Formationen radikal. Dieses Merkmal wird Allotropie genannt.
Sauerstoff, Schwefel, Kohlenstoff und andere Elemente haben mehrere allotrope Modifikationen. Für Sauerstoff sind dies O2 und O3, Kohlenstoff ergibt vier Arten von Substanzen - Karabiner, Diamant, Graphit und Fullerene, das Schwefelmolekül ist rhombische, monokline und plastische Modifikation. Solch eine einfache Substanz in der Chemie, von der Beispiele nicht auf die oben aufgeführten beschränkt sind, ist von großer Bedeutung. Fullerene werden insbesondere als Halbleiter in der Technik, Fotowiderstände, Additive für das Wachstum von Diamantfilmen und für andere Zwecke verwendet, und in der Medizin sind sie starke Antioxidantien.
Was passiert mit Stoffen?
Innerhalb und um uns herum findet in jeder Sekunde eine Stoffumwandlung statt. Die Chemie betrachtet und erklärt diejenigen Prozesse, die mit einer qualitativen und/oder quantitativen Veränderung der Zusammensetzung der reagierenden Moleküle einhergehen. Parallel dazu, oft miteinander verbunden, treten auch physikalische Umwandlungen auf, die nur durch eine Veränderung der Form, Farbe von Stoffen oder des Aggregatzustands und einiger anderer Merkmale gekennzeichnet sind.
Chemische Phänomene sind Wechselwirkungsreaktionen verschiedener Art, zum Beispiel Verbindungen, Substitutionen, Austausch, Zersetzung, reversibel, exotherm, Redox usw., abhängig von der Änderung des interessierenden Parameters. Zu den physikalischen Phänomenen gehören: Verdunstung, Kondensation, Sublimation, Auflösung, Gefrieren, elektrische Leitfähigkeitusw. Oft begleiten sie sich gegenseitig, zum Beispiel ist ein Blitz während eines Gewitters ein physikalischer Prozess, und die Freisetzung von Ozon unter seiner Einwirkung ist ein chemischer.
Physikalische Eigenschaften
Ein Stoff ist in der Chemie ein Stoff, der bestimmte physikalische Eigenschaften hat. Durch ihre Anwesenheit, Abwesenheit, Grad und Intensität kann man vorhersagen, wie sich eine Substanz unter bestimmten Bedingungen verh alten wird, sowie einige chemische Eigenschaften von Verbindungen erklären. So weisen beispielsweise hohe Siedepunkte organischer Verbindungen, die Wasserstoff und ein elektronegatives Heteroatom (Stickstoff, Sauerstoff usw.) enth alten, darauf hin, dass sich eine solche chemische Wechselwirkung wie eine Wasserstoffbrücke in einem Stoff manifestiert. Dank dem Wissen, welche Stoffe den elektrischen Strom am besten leiten, werden Kabel und Drähte elektrischer Leitungen aus bestimmten Metallen hergestellt.
Chemische Eigenschaften
Etablierung, Forschung und Studium der anderen Seite der Medaille der Eigenschaften ist die Chemie. Die Eigenschaften von Stoffen sind aus ihrer Sicht ihre Reaktivität gegenüber Wechselwirkungen. Einige Substanzen sind in diesem Sinne äußerst aktiv, beispielsweise Metalle oder beliebige Oxidationsmittel, während andere, Edelgase (Inertgase), unter normalen Bedingungen praktisch keine Reaktionen eingehen. Chemische Eigenschaften können je nach Bedarf aktiviert oder passiviert werden, manchmal ohne große Schwierigkeiten und in einigen Fällen nicht einfach. Wissenschaftler verbringen viele Stunden in Labors, durch Versuch und Irrtum, um ihre Ziele zu erreichen. Ziele, manchmal werden sie nicht erreicht. Durch Veränderung der Umgebungsparameter (Temperatur, Druck etc.) oder Einsatz spezieller Verbindungen – Katalysatoren oder Inhibitoren – ist es möglich, die chemischen Eigenschaften von Stoffen und damit den Reaktionsverlauf zu beeinflussen.
Einstufung von Chemikalien
Alle Klassifikationen basieren auf der Unterteilung von Verbindungen in organische und anorganische Verbindungen. Das Hauptelement der organischen Stoffe ist Kohlenstoff, der sich miteinander und Wasserstoff verbindet, Kohlenstoffatome bilden ein Kohlenwasserstoffgerüst, das dann mit anderen Atomen (Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Halogenen, Metallen und anderen) gefüllt wird und sich in Kreisläufen oder Verzweigungen schließt, wodurch eine große Vielf alt organischer Verbindungen gerechtfertigt wird. Bis heute sind der Wissenschaft 20 Millionen solcher Substanzen bekannt. Während es nur eine halbe Million Mineralverbindungen gibt.
Jede Verbindung ist individuell, hat aber auch viele ähnliche Merkmale mit anderen in Eigenschaften, Struktur und Zusammensetzung, auf dieser Grundlage erfolgt eine Gruppierung in Stoffklassen. Die Chemie hat einen hohen Systematisierungs- und Organisationsgrad, sie ist eine exakte Wissenschaft.
Anorganische Stoffe
1. Oxide sind binäre Verbindungen mit Sauerstoff:
a) sauer - wenn sie mit Wasser in Wechselwirkung treten, geben sie Säure;
b) basisch - wenn sie mit Wasser interagieren, geben sie eine Base.
2. Säuren sind Substanzen, die aus einem oder mehreren Wasserstoffprotonen und einem Säurerest bestehen.
3. Basen (Laugen) - bestehen aus einer oder mehreren Hydroxylgruppen und einem Metallatom:
a) amphotere Hydroxide - weisen Eigenschaften sowohl von Säuren als auch von Basen auf.
4. Salze sind das Ergebnis einer Neutralisationsreaktion zwischen einer Säure und einem Alkali (einer löslichen Base), bestehend aus einem Metallatom und einem oder mehreren Säureresten:
a) Säuresalze - das Anion des Säurerests enthält ein Proton, das Ergebnis einer unvollständigen Dissoziation der Säure;
b) basische Salze - eine Hydroxylgruppe ist an das Metall gebunden, das Ergebnis einer unvollständigen Dissoziation der Base.
Organische Verbindungen
Es gibt sehr viele Klassen von Substanzen in organischen Stoffen, es ist schwierig, sich eine solche Menge an Informationen auf einmal zu merken. Die Hauptsache ist, die grundlegenden Unterteilungen in aliphatische und zyklische Verbindungen, carbozyklische und heterozyklische, gesättigte und ungesättigte Verbindungen zu kennen. Kohlenwasserstoffe haben auch viele Derivate, in denen das Wasserstoffatom durch Halogen-, Sauerstoff-, Stickstoff- und andere Atome sowie funktionelle Gruppen ersetzt ist.
Substanz ist in der Chemie die Grundlage der Existenz. Dank der organischen Synthese verfügt der Mensch heute über eine riesige Menge künstlicher Substanzen, die natürliche ersetzen, und hat auch keine Analoga in ihren Eigenschaften in der Natur.
