Неон – один из элементов периодической системы химических элементов. Этот инертный газ, относится к группе благородных инертных газов, в которую входят еще ксенон, гелий и аргон. На Земле этот элемент содержится в воздухе атмосферы. Современная наука оценивает его запасы около 7,1·1011 тонн, это означает, что 1 куб воздуха содержит 16 кубических сантиметров неона. Неон является шестым по распространённости на Земле. Перед ним углерод, кислород, гелий, водород и азот.
История открытия неона уходит в далёкий XIX век. Открытие этого газа было бы невозможно без двух знаменательных событий, это изобретение в 1859 году метода спектрального анализа и опубликование в 1869 году, русским химиком Менделеевым, периодической системы химических элементов (таблицы). В опубликованной таблице тогда было всего 63 элемента из известных сейчас 118. Неона тоже не было в этой таблице, а был неоткрытый элемент под номером 10. Лишь только в 1898 году ученые из Англии — Уильям Рамзай и Моррис Трэверс догадались провести спектральный анализ испаряющихся остатков жидкого воздуха, для того чтобы обнаружить предсказанный Менделеевым элемент под номером 10. В том же году этому элементу было дано название неон, от греческого слова « νέος» — новый, и присвоен символ «Ne».
Одной из главных особенностей инертных газов является отсутствие вступления их, в какие либо химические реакции с другими элементами таблицы Менделеева. Неон это одноатомный газ, без цвета и запаха, в 1,44 раза легче воздуха, относящийся к группе лёгких инертных газов, куда входят также гелий. Неон, содержится, в атмосфере воздуха состоящей из трёх из трех изотопов 20Ne, 21Ne и 22Ne с преобладанием 20Ne (90,92%). Этот элемент обладает исключительной химической инертностью, сравнимой только с гелием. До настоящего времени не удалось получить ни одного соединения неона, с другими элементами таблицы Менделеева Инертность неона обусловлена тем, что он имеет электронную оболочку с восемью электронами на орбитах вокруг ядра атома. Такую оболочку называют завершённой.
Неон обладает низкой абсорбцией и растворимостью в воде, так в 100 граммах воды можно растворить всего лишь 1,56 мг этого газа. Температура его кипения -2460С, а температура плавления -248,60С. При всём этом неон, в отличии от гелия, хорошо абсорбируется активированным углём, который охлаждён жидким азотом.
Тяжёлые инертные газы такие как криптон, аргон и пр. при вдыхании их человеком иди животным оказывают наркотическое действие. Не лишён этого свойства и неон, только для того что бы появились первые симптомы наркотического опьянения смесь кислорода и неона должна быть под давлением не менее 25кг/см2. При более низком давлении неон, из-за своей низкой растворяемости в жирах и крови живого организма такого действия не оказывает.
Неон обладает хорошей электропроводностью и свечением яркого красного цвета при пропускании через него электрического тока, при этом насыщенность, оттенки и яркость этого свечения зависят от величины приложенного напряжения и силы протекающего через газ тока. По этому цвету определяют неон при проведении спектрального анализа воздуха.
Ещё относительно недавно свойство неона светиться ярким красным цветом находило применение в газоразрядных лампах, из которых делами красивую рекламу. Но на смену таким лампам пришли светодиодные источники света, как более дешёвые и экономичные.
Неоновая вывескаТак как неон взрывобезопасен и в сжиженном состоянии тяжелее воды он имеет теплоту испарения больше чем у водорода и гелия, а также малые потери при хранении его в сжиженном состоянии при давлении 150 кн/см2, эти его особенности всё больше и больше находят применение во всевозможной криогенной технике, в качестве хладагента. Так жидким неоном можно создать температуру для хранения ракетного топлива, консервации тканей животных или имитации условий космоса. В химической промышленности применение жидкого неона позволяет проводить реакции прямого синтеза и также получать фториды кислорода.
Малая растворимость неона находит свое применение в неоногелиевых смесях для дыхания, водолазов и больных людей, страдающих заболеваниями органов дыхания. Применение этих смесей для дыхания позволяет избежать азотной эмболии и азотного наркоза, с меньшим охлаждением организма во время дыхания. Смесь неона и гелия используется не только для дыхания, но и как основ для создания излучения в газовых лазерах.
Интересен тот факт, что элемент под номером 10 помог в открытии нового вещества из периодической таблицы химических элементов Менделеева. Этот открытый в 1964 году элемент, имеет № 104 и сейчас называется курчатовий. Открыт он был в городе Дубна при помощи циклотрона.
Для промышленных целей неон выделяют из воздуха, как побочный продукт при выделении из воздуха жидкого азота и кислорода, двумя способами: адсорбционным или конденсационным. Первый способ основан на адсорбции неона на активированном угле при выделении из воздуха жидкого азота и кислорода и многократного повторения этого процесса. Второй основан на охлаждении воздуха до температуры жидкого водорода, при которой неон, находящийся в воздухе кристаллизуется, а гелий остаётся в газообразном состоянии и отсасывается специальными насосами.
www.alto-lab.ru
Хи́мия (от араб. کيمياء, произошедшего, предположительно, от египетского слова km.t (чёрный), откуда возникло также название Египта, чернозёма и свинца — «черная земля»; другие возможные варианты: др.-греч. χυμος — «сок», «эссенция», «влага», «вкус», др.-греч. χυμα — «сплав (металлов)», «литье», «поток», др.-греч. χυμευσις — «смешивание») — одна из важнейших и обширных областей естествознания, наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также фундаментальных законах, которым эти превращения подчиняются. Поскольку все вещества состоят из атомов, которые благодаря химическим связям способны формировать молекулы, то химия занимается в основном изучением взаимодействий между атомами и молекулами, полученными в результате таких взаимодействий. Предмет химии — химические элементы и их соединения, а также закономерности, которым подчиняются различные химические реакции. Химия[1] имеет много общего с физикой и биологией, по сути граница между ними условна. Современная химия является одной из самых обширных дисциплин среди всех естественных наук.
Зачатки химии возникли ещё со времён появления человека разумного. Поскольку человек всегда так или иначе имел дело с химическими веществами, то его первые эксперименты с огнём, дублением шкур, приготовлением пищи можно назвать зачатками практической химии. Постепенно практические знания накапливались, и в самом начале развития цивилизации люди умели готовить некоторые краски, эмали, яды и лекарства. Вначале человек использовал биологические процессы, такие, как брожение, гниение, но с освоением огня начал использовать процессы горения, спекания, сплавления. Использовались окислительно-восстановительные реакции, не протекающие в живой природе — например, восстановление металлов из их соединений.
Такие ремёсла, как металлургия, гончарство, стеклоделие, крашение, парфюмерия, косметика, достигли значительного развития ещё до начала нашей эры. Например, состав современного бутылочного стекла практически не отличается от состава стекла, применявшегося в 4000 году до н. э. в Египте. Хотя химические знания тщательно скрывались жрецами от непосвящённых, они всё равно медленно проникали в другие страны. К европейцам химическая наука попала главным образом от арабов после завоевания ими Испании в 711 году. Они называли эту науку «алхимией», от них это название распространилось и в Европе.
Известно, что в Египте уже в 3000 году до н. э. умели получать медь из её соединений, используя древесный уголь в качестве восстановителя, а также получали серебро и свинец. Постепенно в Египте и Месопотамии было развито производство бронзы, а в северных странах — железа. Делались также теоретические находки. Например, в Китае с XXII века до н. э. существовала теория об основных элементах (Вода, Огонь, Дерево, Золото, Земля). В Месопотамии возникла идея о противоположностях, из которых построен мир: огонь—вода, тепло—холод, сухость—влажность и т. д.
В V веке до н. э. в Греции Левкипп и Демокрит развили теорию о строении вещества из атомов. По аналогии со строением письма они заключили, что как речь делится на слова, а слова состоят из букв, так и все вещества состоят из определённых соединений (молекул), которые в свою очередь состоят из неделимых элементов (атомов).
В V веке до н. э. Эмпедокл предложил считать основными элементами (стихиями) Воду, Огонь, Воздух и Землю. В IV веке до н. э. Платон развил учение Эмпедокла: каждому из этих элементов соответствовал свой цвет и своя правильная пространственная фигура атома, определяющая его свойства: огню — красный цвет и тетраэдр, воде — синий и икосаэдр, земле — зелёный и гексаэдр, воздуху — жёлтый и октаэдр. По мнению Платона, именно из комбинаций этих «кирпичиков» и построен весь материальный мир. Учение о четырёх превращающихся друг в друга было унаследовано Аристотелем.
Культура Египта, как известно, обладала хорошо развитыми технологиями, что демонстрируют объекты и сооружения, создание которых возможно только при наличии теоретической и практической базы. Подтверждение развития первичных теоретических знаний в Египте наука получает в последнее время. Тем не менее, на такое происхождение указывает, в большей степени эзотерическую, концептуальную принадлежность имеющие подобия теоретических — традиционные источники алхимии — этого причудливого и цветистого «симбиоза» искусства и, в определённой степени — примата одного из основных разделов естествознания — химии, только формально берущей начало в этом комплексе знаний и опыта. Среди таких источников в первую очередь следует назвать — «Изумрудную скрижаль» (лат. «Tabula smaragdina») Гермеса Трисмегиста, как и ряд других трактатов «Большого алхимического свода».[2][3]
Имел место ещё в IV—III веках до н. э. на Востоке (в Индии, Китае, в арабском мире) ранний «прототип» алхимии. В этот и последующие периоды были найдены новые способы получения таких элементов как ртуть, сера, фосфор, охарактеризованы многие соли, уже были известны и использовались кислота HNO3 и щёлочь NaOH. С раннего Средневековья получает развитие то, что сейчас принято понимать под алхимией, в которой традиционно соединились, наряду с вышеназванными наукообразными компонентами (в смысле современного понимания методологии науки), философские представления эпохи и новые для того времени ремесленные навыки, а также магические и мистические представления; последними, впрочем, и была наделена в отдельных своих проявлениях и особенностях философская мысль той поры. Известными алхимиками того времени были Джабир ибн Хайян (Гебер), Ибн Сина (Авиценна) и Абу Бакр ар-Рази. Ещё в античности, благодаря интенсивному развитию торговли, золото и серебро становятся всеобщим эквивалентом производимых товаров. Трудности, с которыми связано получение этих сравнительно редких металлов, побудили к попыткам практического использования натурфилософских воззрений Аристотеля о преобразовании одних веществ в другие; возникновение учения о «трансмутации», вместе с уже названным Гермесом Трисмегистом, традиция алхимической школы связывала и с его именем. Представления эти претерпели мало изменений вплоть до XIV века.[2][3]
В VII веке н. э. алхимия проникла в Европу. В то время, как и на протяжении всей истории, у представителей господствовавших слоёв общества особой «популярностью» пользовались предметы роскоши, в особенности — золото, поскольку именно оно являлось, как уже отмечено, эквивалентом торговой оценки. Алхимиков, в числе прочих вопросов, продолжали интересовать способы получения золота из других металлов, а также проблемы их обработки. Вместе с тем, к тому времени арабская алхимия стала отдаляться от практики и утратила влияние. Из-за особенностей технологий, обусловленных, в числе прочего — системой герметических взглядов, различием знаковых систем, терминологии и сугубо корпоративного распространения знаний «алхимическое действо» развивалось очень медленно. Наиболее известными европейскими алхимиками считаются Никола Фламель, Альберт Великий, Джон Ди, Роджер Бэкон и Раймонд Луллий. Эпоха алхимиков ознаменовала получение многих первичных веществ, разработку способов их получения, выделения и очистки. Только в XVI веке, с развитием различных производств, в том числе металлургии, а также фармацевтики, обусловленным возрастанием её роли в медицине, начали появляться исследователи, чья деятельность выразилась существенными преобразованиями в этой науке, которые приблизили становление хорошо осмысленных и актуальных практических методов этой дисциплины. Среди них, прежде всего, следует назвать Георгия Агриколу и Теофраста Бомбаста Парацельса.[2][3]
Химия как самостоятельная дисциплина определилась в XVI—XVII веках, после ряда научных открытий, обосновавших механистическую картину мира, развития промышленности, создания фабрик, появления буржуазного общества. Однако из-за того, что химия, в отличие от физики, не могла быть выражена количественно, существовали споры, является ли химия количественной воспроизводимой наукой или это некий иной вид познания. В 1661 году Роберт Бойль создал труд «Химик-скептик», в котором объяснил разность свойств различных веществ тем, что они построены из разных частиц (корпускул), которые и отвечают за свойства вещества. Ван Гельмонт, изучая горение, ввёл понятие газ для вещества, которое образуется при нём, открыл углекислый газ. В 1672 году Бойль открыл, что при обжиге металлов их масса увеличивается, и объяснил это захватом «весомых частиц пламени».
М. В. Ломоносов уже в первой известной своей работе, именно к данной области естествознания отношение имеющей — «Элементы математической химии» (1741), в отличие от большинства химиков своего времени, считавших эту сферу деятельности искусством, классифицирует её как науку, начиная труд свой словами[4]:
| Химия — наука об изменениях, происходящих в смешанном теле, поскольку оно смешанное. ...Не сомневаюсь, что найдутся многие, которым это определение покажется неполным, будут сетовать на отсутствие начал разделения, соединения, очищения и других выражений, которыми наполнены почти все химические книги; но те, кто проницательнее, легко усмотрят, что упомянутые выражения, которыми весьма многие писатели по химии имеют обыкновение обременять без надобности свои исследования, могут быть охвачены одним словом: смешанное тело. В самом деле, обладающий знанием смешанного тела может объяснить все возможные изменения его, и в том числе разделение, соединение и т. д. |
В начале XVIII века Шталь сформулировал теорию флогистона — вещества, удаляющегося из материалов при их горении.
В 1749 году М. В. Ломоносов написал «Размышления о причине теплоты и холода» (замысел работы относится к 1742—1743 годам — см. его же «Заметки по физике и корпускулярной философии»). Высочайшую оценку этому труду дал Л. Эйлер (письмо 21 ноября 1747 года). В 1848 году профессор Д. М. Перевощиков, обстоятельно излагая важнейшие идеи М. В. Ломоносова, подчёркивает, что его теория теплоты опередила науку на полстолетия («Современник», январь 1848, т. VII, кн. 1, отд. II, с. 41—58) — с мнением этим, до того и в дальнейшем, согласуется мнение многих других исследователей.[4]
В 1754 году Блэк открыл углекислый газ, Пристли в 1774 — кислород, а Кавендиш в 1766 — водород.
В период 1740—1790 годов Лавуазье и Ломоносов[4] химически объяснили процессы горения, окисления и дыхания, доказали, что огонь — не вещество, а следствие процесса. Пруст в 1799—1806 годах сформулировал закон постоянства состава. Гей-Люссак в 1808 открыл закон объёмных отношений (закон Авогадро). Дальтон в труде «Новая система химической философии» (1808—1827) доказал существование атомов, ввёл понятие атомный вес, элемент — как совокупность одинаковых атомов.
В 1811 году Авогадро и предложил гипотезу о том, что молекулы элементарных газов состоят из двух одинаковых атомов; позднее на основе этой гипотезы Канниццаро осуществил реформу атомно-молекулярной теории.
В 1869 году, Д. И. Менделеев открыл периодический закон химических элементов и создал периодическую систему химических элементов. Он объяснил понятие химический элемент и показал зависимость атомной массы от свойств элемента. Открытием этого закона он основал химию как количественную науку, а не только как описательную и качественную.
Важную роль в познании структуры вещества сыграли открытия XIX века. Исследование тонкой структуры эмиссионных спектров и спектров поглощения натолкнуло учёных на мысль о их связи со строением атомов веществ. Открытие радиоактивности показало, что некоторые атомы нестабильны (изотопы) и могут самопроизвольно превращаться в новые атомы (радон — «эманация»).
Это все частицы, не являющиеся атомными ядрами или атомами (протон — исключение). В узком смысле — частицы, которые нельзя считать состоящими из других частиц (при заданной энергии воздействия/наблюдения). Элементарными частицами также являются электроны (-) и позитроны (+).
Наименьшая частица химического элемента, обладающая всеми его свойствами. Атом состоит из ядра и «облака» электронов вокруг него. Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Взаимодействуя, атомы могут образовывать молекулы.
Атом — предел химического разложения любого вещества. Простое вещество (если оно не является одноатомным, как, например, гелий He) разлагается на атомы одного вида, сложное вещество — на атомы разных видов.
Атомы неделимы химическим путём.
Частица, состоящая из двух или более атомов, которая может самостоятельно существовать. Имеет постоянный качественный и количественный состав. Её свойства зависят от атомов, входящих в её состав, и от характера связей между ними, от молекулярной структуры и от пространственного расположения (изомеры). Может иметь несколько разных состояний и переходить от одного состояния к другому под действием внешних факторов. Свойства вещества, состоящего из определённых молекул, зависят от состояния молекул и от свойств молекулы.
В соответствии с классическими научными воззрениями различаются две физические формы существования материи — вещество и поле. Вещество — это форма материи, обладающая массой покоя (масса покоя не равна нулю). Химия изучает большей частью вещества, организованные в атомы, молекулы, ионы и радикалы. Те, в свою очередь, состоят из элементарных частиц: электронов, протонов, нейтронов и т. д.
Среди чистых веществ принято различать простые (состоящие из атомов одного химического элемента) и сложные (образованы из атомов нескольких химических элементов) вещества.
Простые вещества следует отличать от понятий «атом» и «химический элемент».
Химический элемент — это вид атомов с определённым положительным зарядом ядра. Все химические элементы указаны в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева; каждому элементу отвечает свой порядковый (атомный) номер в Периодической системе. Значение порядкового номера элемента и значение заряда ядра атома того же элемента совпадают, то есть химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым порядковым номером.
Основная статья: Химический элементПростые вещества представляют собой формы существования химических элементов в свободном виде; каждому элементу соответствует, как правило, несколько простых веществ (аллотропных форм), которые могут различаться по составу, например атомный кислород O, кислород O2 и озон O3, или по кристаллической решетке, например алмаз и графит для элемента углерод C. Очевидно, что простые вещества могут быть одно- и многоатомными.
Сложные вещества иначе называются химическими соединениями. Этот термин означает, что вещества могут быть получены с помощью химических реакций соединения из простых веществ (химического синтеза) или разделены на элементы в свободном виде (простые вещества) с помощью химических реакций разложения (химического анализа).
Простые вещества представляют собой конечные формы химического разложения сложных веществ. Сложные вещества, образующиеся из простых веществ, не сохраняют химические свойства составляющих веществ.
Суммируя всё сказанное выше, можно записать:
, гдеE — простые вещества (элементы в свободном виде),C — сложные вещества (химические соединения),S — синтез,A — анализ.
В настоящее время понятия «синтез» и «анализ» химических веществ используются в более широком смысле. К синтезу относят любой химический процесс, который приводит к получению необходимого вещества и при этом существует возможность его выделения из реакционной смеси. Анализом считается любой химический процесс, позволяющий определить качественный и количественный состав вещества или смеси веществ, то есть установить, из каких элементов составлено данное вещество и каково содержание каждого элемента в этом веществе. Соответственно различают качественный и количественный анализ — две составные части одной из химических наук — аналитической химии.
Все химические элементы по их свойствам, то есть свойствам свободных атомов и свойствам образуемых элементами простых и сложных веществ, делят на металлические и неметаллические элементы. Условно к неметаллам относят элементы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, F, Cl, Br, I, At, O, S, Se, N, P, C и H. К полуметаллам относят B, Si, Ge, As, Sb, Te, иногда — Po. Остальные элементы считаются металлами.
Индивидуальное чистое вещество обладает определённым набором характеристических свойств. От чистых веществ следует отличать смеси веществ, которые могут состоять из двух или большего числа чистых веществ, сохраняющих присущие им свойства.
Смеси веществ делятся на гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные).
| Твёрдое — твёрдое | Твёрдые растворы, сплавы (например латунь, бронза) | Горные породы (например гранит, минералосодержащие руды и др.) |
| Твёрдое — жидкое | Жидкие растворы (например, водные растворы солей) | Твёрдое в жидком — суспензии или взвеси (например, частицы глины в воде, коллоидные растворы) |
| Жидкое в твёрдом — жидкость в пористых телах (например, почвы, грунты) | ||
| Твёрдое — газообразное | Хемосорбированный водород в платине, палладии, сталях | Твёрдое в газообразном — порошки, аэрозоли, в том числе дым, пыль, смог |
| Газообразное в твёрдом — пористые материалы (например, кирпич, пемза) | ||
| Жидкое — твёрдое | Твёрдые жидкости (например, стекло — твёрдое, но всё же жидкость) | Может принимать разную форму и фиксировать её (например, посуда — разной формы и цвета) |
| Жидкое — жидкое | Жидкие растворы (например, уксус — раствор уксусной кислоты в воде) | Двух- и многослойные жидкие системы, эмульсии (например, молоко — капли жидкого жира в воде) |
| Жидкое — газообразное | Жидкие растворы (например, раствор диоксида углерода в воде) | Жидкое в газообразном — аэрозоли жидкости в газе, в том числе туманы |
| Газообразное в жидком — пены (например, мыльная пена) | ||
| Газообразное — газообразное | Газовые растворы (смеси любых количеств и любого числа газов), напр. воздух. | Гетерогенная система невозможна |
В гомогенных смесях составные части нельзя обнаружить ни визуально, ни с помощью оптических приборов, поскольку вещества находятся в раздробленном состоянии на микроуровне. Гомогенными смесями являются смеси любых газов и истинные растворы, а также смеси некоторых жидкостей и твёрдых веществ, например сплавы.
В гетерогенных смесях либо визуально, либо с помощью оптических приборов можно различить области (агрегаты) разных веществ, разграниченные поверхностью раздела; каждая из этих областей внутри себя гомогенна. Такие области называются фазой.
Гомогенная смесь состоит из одной фазы, гетерогенная смесь состоит из двух или большего числа фаз.
Гетерогенные смеси, в которых одна фаза в виде отдельных частиц распределена в другой, называются дисперсными системами. В таких системах различают дисперсионную среду (распределяющую среду) и дисперсную фазу (раздробленное в дисперсионной среде вещество).
С помощью физических методов разделения можно провести разделение смесей на их составные части, то есть на чистые вещества.
| Твёрдое — твёрдое | Плотность | Отстаивание, седиментация |
| Смачиваемость | Флотация, пенная флотация | |
| Размер частиц | Просеивание | |
| Растворимость | Экстракция, выщелачивание | |
| Магнетизм | Магнитная сепарация | |
| Твёрдое — жидкое | Плотность | Седиментация, декантация (сливание жидкости с осадка), центрифугирование |
| Температура кипения жидкости | Выпаривание, дистилляция, осушка | |
| Размер частиц | Фильтрование | |
| Растворимость твёрдого вещества | Кристаллизация | |
| Твёрдое — газообразное | Плотность | Седиментация, центробежная сепарация |
| Размер частиц | Фильтрование | |
| Электрический заряд | Электрофильтрование | |
| Жидкое — жидкое | Плотность | Отстаивание (в делительной воронке, в маслоотделителе), центрифугирование |
| Температура кипения | Дистилляция | |
| Растворимость | Экстракция | |
| Жидкое — газообразное | Плотность | Седиментация, центробежная сепарация |
| Растворимость газа | Отгонка газа (путём повышения температуры), промывание с помощью другой жидкости | |
| Газообразное — газообразное | Температура конденсации | Конденсация |
| Абсорбируемость | Абсорбция (поглощение объёмом сорбента) | |
| Адсорбируемость | Адсорбция (поглощение поверхностью сорбента) | |
| Размер частиц | Диффузия | |
| Масса | Центрифугирование |
Чистыми веществами называются вещества, которые при проведении физических методов не разделяются на два или более других веществ и не изменяют своих физических свойств.
В природе не существует абсолютно чистых веществ. Например, так называемый особо чистый алюминий ещё содержит 0,001 % примесей других веществ. Таким образом, абсолютно чистое вещество — это абстракция. Правда, когда речь идет о каком-либо веществе, то химия пользуется этой абстракцией, то есть считает, что вещество истинно чистое, хотя практически берется вещество с некоторым содержанием примесей. Конечно, химик должен стремиться использовать в своей практике по возможности чистые вещества, содержащие минимальное количество примесей. Следует учитывать, что даже незначительное содержание примесей может существенно изменить химические свойства вещества.
| Образуется с помощью физического процесса (смешивание чистых веществ) | Образуется с помощью химической реакции (синтез из простых веществ) |
| Свойства чистых веществ, из которых составлена смесь, остаются неизменными | Свойства простых веществ, из которых получено сложное вещество, в последнем не сохраняются |
| Чистые вещества (простые и сложные) могут находиться в смеси в любом массовом соотношении | Элементы, входящие в состав сложного вещества, всегда находятся в определённом массовом отношении |
| Может быть разделена на составные части (чистые вещества) с помощью физических методов | Может быть разложено на составные части (элементы в виде простых веществ) только с помощью химической реакции (анализ) |
Это заряженная частица, атом или молекула, которая имеет неодинаковое количество протонов и электронов. Если у частицы больше электронов, чем протонов, то она заряжена отрицательно и называется анион. Например — Cl−. Если в частице электронов меньше, чем протонов, значит, она заряжена положительно и называется катион. Например — Na+.
Это частица (атом или молекула), содержащая один или несколько неспаренных электронов. В большинстве случаев химическая связь образуется при участии двух электронов. Частица, имеющая неспаренный электрон, очень активна и легко образует связи с другими частицами. Поэтому время жизни радикала в среде, как правило, очень мало.
удерживает атомы или группы атомов друг около друга. Различают несколько видов химической связи: ионную, ковалентную (полярную и неполярную), металлическую, водородную.
Открыт Д. И. Менделеевым 1 марта 1869 года. Современная формулировка: Свойства элементов, а также образуемых ими соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов.
Процессы, протекающие в химическом веществе, или в смесях различных веществ, представляют собой химические реакции. При протекании химических реакций всегда образуются новые вещества.
В сущности это процесс изменения структуры молекулы. В результате реакции количество атомов в молекуле может увеличиваться (синтез), уменьшаться (разложение) или оставаться постоянным (изомеризация, перегруппировка). В ходе реакции изменяются связи между атомами и порядок размещения атомов в молекулах.
Химические реакции выявляют и характеризуют химические свойства данного вещества.
Исходные вещества, взятые для проведения химической реакции, называются реагентами, а новые вещества, образующиеся в результате химической реакции, — продуктами реакции. В общем виде химическая реакция изображается так:
Реагенты → Продукты
Химия изучает и описывает эти процессы как в макромасштабе, на уровне макроколичеств веществ, так и в микромасштабе, на атомно-молекулярном уровне. Внешние проявления химических процессов, протекающих в макромасштабе, нельзя непосредственно перенести на микроуровень взаимодействия веществ и однозначно их интерпретировать, однако такие переходы возможны при правильном использовании специальных химических законов, присущих только микрообласти (атомам, молекулам, ионам, взятым в единичных количествах).
Это свод правил наименования химических соединений. Поскольку общее число известных соединений больше 20 млн, и их число принципиально неограниченно, необходимо пользоваться чёткими правилами при их наименовании, чтобы по названию можно было воспроизвести их структуру. Существует несколько вариантов наименования органических и неорганических соединений, но стандартом считается номенклатура IUPAC.
Современная химия — настолько обширная область естествознания, что многие её разделы по существу представляют собой самостоятельные, хотя и тесно взаимосвязанные научные дисциплины.
По признаку изучаемых объектов (веществ) химию принято делить на неорганическую и органическую. Объяснением сущности химических явлений и установлением их общих закономерностей на основе физических принципов и экспериментальных данных занимается физическая химия, включающая квантовую химию, электрохимию, химическую термодинамику, химическую кинетику. Самостоятельными разделами являются также аналитическая и коллоидная химия (см. ниже перечень разделов).
Технологические основы современных производств излагает химическая технология — наука об экономичных методах и средствах промышленной химической переработки готовых природных материалов и искусственного получения химических продуктов, не встречающихся в окружающей природе.
Сочетание химии с другими смежными естественными науками представляют собой биохимия, биоорганическая химия, геохимия, радиационная химия, фотохимия и др.
Общенаучные основы химических методов разрабатываются в теории познания и методологии науки.
См. сравнение и полную классификацию методов анализа в основной статье Аналитическая химия, а также в частности:
dic.academic.ru
ХИМИЯ — (греч. chymeia, от chymos сок). Отрасль естествоведения, исследующая природу и свойства простых тел, частичное влияние этих тел друг на друга и соединения, являющиеся следствием этого влияния. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского… … Словарь иностранных слов русского языка
ХИМИЯ — ХИМИЯ, наука о веществах, их превращениях, взаимодействии и о происходящих при этом явлениях. Выяснением основных понятий, к рыми оперирует X., как напр, атом, молекула, элемент, простое тело, реакция и др., учением о молекулярных, атомных и… … Большая медицинская энциклопедия
ХИМИЯ — (возможно от греч. Chemia Хемия, одно из древнейших названий Египта), наука, изучающая превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения. Химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей, выделка кожи и… … Большой Энциклопедический словарь
ХИМИЯ — ХИМИЯ, отрасль науки, изучающая свойства, состав и структуру веществ и их взаимодействие друг с другом. В настоящее время химия представляет собой обширную область знаний и подразделяется прежде всего на органическую и неорганическую химию.… … Научно-технический энциклопедический словарь
ХИМИЯ — ХИМИЯ, химии, мн. нет, жен. (греч. chemeia). Наука о составе, строении, изменениях и превращениях, а также об образовании новых простых и сложных веществ. Химию, говорит Энгельс, можно назвать наукой о качественных изменениях тел, происходящих… … Толковый словарь Ушакова
химия — – наука о составе, строении, свойствах и превращениях веществ. Словарь по аналитической химии [3] • аналитическая химия коллоидная химия неорганическая химия … Химические термины
ХИМИЯ — совокупность наук, предмет к рых составляют соединения атомов и превращения этих соединений, происходящие с разрывом одних и образованием других межатомных связей. Различные химия, науки отличаются тем, что они занимаются либо разными классами… … Философская энциклопедия
химия — ХИМИЯ, и, ж. 1. Вредное производство. Работать на химии. Послать на химию. 2. Наркотические средства, таблетки и т. п. 3. Все ненатуральные, вредные продукты. Не колбаса химия одна. Сам ешь свою химию. 4. Разновидность причесок с химической… … Словарь русского арго
Химия — Наука * История * Математика * Медицина * Открытие * Прогресс * Техника * Философия * Химия Химия Кто не понимает ничего, кроме химии, тот и ее понимает недостаточно. •Лихтенберг Георг (Lichtenberg) (Источник: «Афоризмы со всего мира.… … Сводная энциклопедия афоризмов
химия — пестициды, прическа, наркотик, ядохимикаты Словарь русских синонимов. химия сущ., кол во синонимов: 43 • автохимия (1) • … Словарь синонимов
Химия — наука о веществах, их составе, строении, свойствах и законах превращений: коллоидная наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях на границах раздела взаимодействующих фаз; физическая наука, объясняющая химические явления и… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
dic.academic.ru
Химия почв — Химия почв это раздел почвоведения, изучающий химические основы почвообразования и плодородия почв. Основой для решения этих вопросов служит исследование состава, свойств почв и протекающих в почвах процессов на ионно молекулярном и… … Википедия
Химия одноуглеродных молекул — (С1 химия) раздел химии, изучающей различные классы веществ, в состав молекулы которых входит только один атом углерода. Как отдельная отрасль знаний С1 химия появляется с развитием перспективных технологий получения углеродсодержащего сырья,… … Википедия
ХИМИЯ — (возможно от греч. Chemia Хемия, одно из древнейших названий Египта), наука, изучающая превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения. Химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей, выделка кожи и… … Большой Энциклопедический словарь
Химия — Наука * История * Математика * Медицина * Открытие * Прогресс * Техника * Философия * Химия Химия Кто не понимает ничего, кроме химии, тот и ее понимает недостаточно. •Лихтенберг Георг (Lichtenberg) (Источник: «Афоризмы со всего мира.… … Сводная энциклопедия афоризмов
Химия — У этого термина существуют и другие значения, см. Химия (значения). Химия (от араб. کيمياء, произошедшего, предположительно, от египетского слова km.t (чёрный), откуда возникло также название Египта, чернозёма и свинца «черная… … Википедия
Химия окружающей среды — Не следует путать с Экологическая химия. Химия окружающей среды раздел химии, изучающий химические превращения, происходящие в окружающей природной среде. Основные сведения Химия окружающей среды включает в себя более узкие разделы химии,… … Википедия
Химия полимеров — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия
химия — и; ж. [от араб. alchimia (ал)химия] 1. Научная дисциплина (область естествознания), изучающая вещества, их состав, строение, свойства и взаимные превращения. Прикладная х. Неорганическая х. Органическая х. Теоретическая х. Аналитическая х.… … Энциклопедический словарь
ХИМИЯ КОЛЛОИДНАЯ — раздел физической химии, занимающийся изучением коллоидных дисперсных систем (дисперсий), в которых одно мелкораздробленное вещество дисперсная фаза равномерно распределено (диспергировано) в другой фазе дисперсионной среде. В коллоидных системах … Энциклопедия Кольера
химия элементарных частиц — mezochemija statusas T sritis chemija apibrėžtis Chemijos šaka, nagrinėjanti sistemas, kuriose arba atomo branduolys pakeistas kita teigiamąja, arba elektronas – kita neigiamąja dalele. atitikmenys: angl. mesochemistry rus. мезонная химия; химия… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
russian_argo.academic.ru
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%8F
Хи́мия (от араб. کيمياء, произошедшего, предположительно, от египетского слова km.t (чёрный), откуда возникло также название Египта, чернозёма и свинца — «черная земля»; другие возможные варианты: др.-греч. χυμος — «сок», «эссенция», «влага», «вкус», др.-греч. χυμα — «сплав (металлов)», «литье», «поток», др.-греч. χυμευσις — «смешивание») — одна из важнейших и обширных областей естествознания, наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также законах, которым эти превращения подчиняются. Поскольку все вещества состоят из атомов, которые благодаря химическим связям способны формировать молекулы, то химия занимается в основном изучением взаимодействий между атомами и молекулами, полученными в результате таких взаимодействий. Предмет химии — химические элементы и их соединения, а также закономерности, которым подчиняются различные химические реакции. Химия[1] имеет много общего с физикой и биологией, по сути граница между ними условна. Современная химия является одной из самых обширных дисциплин среди всех естественных наук.
Зачатки химии возникли ещё со времён появления человека разумного. Поскольку человек всегда так или иначе имел дело с химическими веществами, то его первые эксперименты с огнём, дублением шкур, приготовлением пищи можно назвать зачатками практической химии. Постепенно практические знания накапливались, и в самом начале развития цивилизации люди умели готовить некоторые краски, эмали, яды и лекарства. Вначале человек использовал биологические процессы, такие, как брожение, гниение, но с освоением огня начал использовать процессы горения, спекания, сплавления. Использовались окислительно-восстановительные реакции, не протекающие в живой природе — например, восстановление металлов из их соединений.
Такие ремёсла, как металлургия, гончарство, стеклоделие, крашение, парфюмерия, косметика, достигли значительного развития ещё до начала нашей эры. Например, состав современного бутылочного стекла практически не отличается от состава стекла, применявшегося в 4000 году до н. э. в Египте. Хотя химические знания тщательно скрывались жрецами от непосвящённых, они всё равно медленно проникали в другие страны. К европейцам химическая наука попала главным образом от арабов после завоевания ими Испании в 711 году. Они называли эту науку «алхимией», от них это название распространилось и в Европе.
Известно, что в Египте уже в 3000 году до н. э. умели получать медь из её соединений, используя древесный уголь в качестве восстановителя, а также получали серебро и свинец. Постепенно в Египте и Месопотамии было развито производство бронзы, а в северных странах — железа. Делались также теоретические находки. Например, в Китае с XXII века до н. э. существовала теория об основных элементах (Вода, Огонь, Дерево, Золото, Земля). В Месопотамии возникла идея о противоположностях, из которых построен мир: огонь—вода, тепло—холод, сухость—влажность и т. д.
В V веке до н. э. в Греции Левкипп и Демокрит развили теорию о строении вещества из атомов. По аналогии со строением письма они заключили, что как речь делится на слова, а слова состоят из букв, так и все вещества состоят из определённых соединений (молекул), которые в свою очередь состоят из неделимых элементов (атомов).
В V веке до н. э. Эмпедокл предложил считать основными элементами (стихиями) Воду, Огонь, Воздух и Землю. В IV веке до н. э. Платон развил учение Эмпедокла: каждому из этих элементов соответствовал свой цвет и своя правильная пространственная фигура атома, определяющая его свойства: огню — красный цвет и тетраэдр, воде — синий и икосаэдр, земле — зелёный и гексаэдр, воздуху — жёлтый и октаэдр. По мнению Платона, именно из комбинаций этих «кирпичиков» и построен весь материальный мир. Учение о четырёх превращающихся друг в друга было унаследовано Аристотелем.
Культура Египта, как известно, обладала хорошо развитыми технологиями, что демонстрируют объекты и сооружения, создание которых возможно только при наличии теоретической и практической базы. Подтверждение развития первичных теоретических знаний в Египте наука получает в последнее время. Тем не менее, на такое происхождение указывает, в большей степени эзотерическую, концептуальную принадлежность имеющие подобия теоретических — традиционные источники алхимии — этого причудливого и цветистого «симбиоза» искусства и, в определённой степени — примата одного из основных разделов естествознания — химии, только формально берущей начало в этом комплексе знаний и опыта. Среди таких источников в первую очередь следует назвать — «Изумрудную скрижаль» (лат. «Tabula smaragdina») Гермеса Трисмегиста, как и ряд других трактатов «Большого алхимического свода».[2][3]
Имел место ещё в IV—III веках до н. э. на Востоке (в Индии, Китае, в арабском мире) ранний «прототип» алхимии. В этот и последующие периоды были найдены новые способы получения таких элементов как ртуть, сера, фосфор, охарактеризованы многие соли, уже были известны и использовались кислота HNO3 и щёлочь NaOH. С раннего Средневековья получает развитие то, что сейчас принято понимать под алхимией, в которой традиционно соединились, наряду с вышеназванными наукообразными компонентами (в смысле современного понимания методологии науки), философские представления эпохи и новые для того времени ремесленные навыки, а также магические и мистические представления; последними, впрочем, и была наделена в отдельных своих проявлениях и особенностях философская мысль той поры. Известными алхимиками того времени были Джабир ибн Хайян (Гебер), Ибн Сина (Авиценна) и Абу Бакр ар-Рази. Ещё в античности, благодаря интенсивному развитию торговли, золото и серебро становятся всеобщим эквивалентом производимых товаров. Трудности, с которыми связано получение этих сравнительно редких металлов, побудили к попыткам практического использования натурфилософских воззрений Аристотеля о преобразовании одних веществ в другие; возникновение учения о «трансмутации», вместе с уже названным Гермесом Трисмегистом, традиция алхимической школы связывала и с его именем. Представления эти претерпели мало изменений вплоть до XIV века.[2][3]
Алхимики в поисках философского камня
В VII веке н. э. алхимия проникла в Европу. В то время, как и на протяжении всей истории, у представителей господствовавших слоёв общества особой «популярностью» пользовались предметы роскоши, в особенности — золото, поскольку именно оно являлось, как уже отмечено, эквивалентом торговой оценки. Алхимиков, в числе прочих вопросов, продолжали интересовать способы получения золота из других металлов, а также проблемы их обработки. Вместе с тем, к тому времени арабская алхимия стала отдаляться от практики и утратила влияние. Из-за особенностей технологий, обусловленных, в числе прочего — системой герметических взглядов, различием знаковых систем, терминологии и сугубо корпоративного распространения знаний «алхимическое действо» развивалось очень медленно. Наиболее известными европейскими алхимиками считаются Никола Фламель, Альберт Великий, Джон Ди, Роджер Бэкон и Раймонд Луллий. Эпоха алхимиков ознаменовала получение многих первичных веществ, разработку способов их получения, выделения и очистки. Только в XVI веке, с развитием различных производств, в том числе металлургии, а также фармацевтики, обусловленным возрастанием её роли в медицине, начали появляться исследователи, чья деятельность выразилась существенными преобразованиями в этой науке, которые приблизили становление хорошо осмысленных и актуальных практических методов этой дисциплины. Среди них, прежде всего, следует назвать Георгия Агриколу и Теофраста Бомбаста Парацельса.[2][3]
Химия как самостоятельная дисциплина определилась в XVI—XVII веках, после ряда научных открытий, обосновавших механистическую картину мира, развития промышленности, создания фабрик, появления буржуазного общества. Однако из-за того, что химия, в отличие от физики, не могла быть выражена количественно, существовали споры, является ли химия количественной воспроизводимой наукой или это некий иной вид познания. В 1661 году Роберт Бойль создал труд «Химик-скептик», в котором объяснил разность свойств различных веществ тем, что они построены из разных частиц (корпускул), которые и отвечают за свойства вещества. Ван Гельмонт, изучая горение, ввёл понятие газ для вещества, которое образуется при нём, открыл углекислый газ. В 1672 году Бойль открыл, что при обжиге металлов их масса увеличивается, и объяснил это захватом «весомых частиц пламени».
М. В. Ломоносов уже в первой известной своей работе, именно к данной области естествознания отношение имеющей — «Элементы математической химии» (1741), в отличие от большинства химиков своего времени, считавших эту сферу деятельности искусством, классифицирует её как науку, начиная труд свой словами[4]:
Химия — наука об изменениях, происходящих в смешанном теле, поскольку оно смешанное. ...Не сомневаюсь, что найдутся многие, которым это определение покажется неполным, будут сетовать на отсутствие начал разделения, соединения, очищения и других выражений, которыми наполнены почти все химические книги; но те, кто проницательнее, легко усмотрят, что упомянутые выражения, которыми весьма многие писатели по химии имеют обыкновение обременять без надобности свои исследования, могут быть охвачены одним словом: смешанное тело. В самом деле, обладающий знанием смешанного тела может объяснить все возможные изменения его, и в том числе разделение, соединение и т. д.
В начале XVIII века Шталь сформулировал теорию флогистона — вещества, удаляющегося из материалов при их горении.
В 1749 году М. В. Ломоносов написал «Размышления о причине теплоты и холода» (замысел работы относится к 1742—1743 годам — см. его же «Заметки по физике и корпускулярной философии»). Высочайшую оценку этому труду дал Л. Эйлер (письмо 21 ноября 1747 года). В 1848 году профессор Д. М. Перевощиков, обстоятельно излагая важнейшие идеи М. В. Ломоносова, подчёркивает, что его теория теплоты опередила науку на полстолетия («Современник», январь 1848, т. VII, кн. 1, отд. II, с. 41—58) — с мнением этим, до того и в дальнейшем, согласуется мнение многих других исследователей.[4]
В 1754 году Блэк открыл углекислый газ, Пристли в 1774 — кислород, а Кавендиш в 1766 — водород.
В период 1740—1790 годов Лавуазье и Ломоносов[4] химически объяснили процессы горения, окисления и дыхания, доказали, что огонь — не вещество, а следствие процесса. Пруст в 1799—1806 годах сформулировал закон постоянства состава. Гей-Люссак в 1808 открыл закон объёмных отношений (закон Авогадро). Дальтон в труде «Новая система химической философии» (1808—1827) доказал существование атомов, ввёл понятие атомный вес, элемент — как совокупность одинаковых атомов.
В 1811 году Авогадро и предложил гипотезу о том, что молекулы элементарных газов состоят из двух одинаковых атомов; позднее на основе этой гипотезы Канниццаро осуществил реформу атомно-молекулярной теории. Эта теория была утверждена на первом международном съезде химиков в Карлсруэ 3-5 сентября 1860 года.
Дмитрий Иванович Менделеев
В 1869 году, Д. И. Менделеев открыл периодический закон химических элементов и создал периодическую систему химических элементов. Он объяснил понятие химический элемент и показал зависимость свойств элемента от атомной массы. Открытием этого закона он основал химию как количественную науку, а не только как описательную и качественную.
Важную роль в познании структуры вещества сыграли открытия XIX века. Исследование тонкой структуры эмиссионных спектров и спектров поглощения натолкнуло учёных на мысль о их связи со строением атомов веществ. Открытие радиоактивности показало, что некоторые атомы нестабильны (изотопы) и могут самопроизвольно превращаться в новые атомы (радон — «эманация»).
Это все частицы, не являющиеся атомными ядрами или атомами (протон — исключение). В узком смысле — частицы, которые нельзя считать состоящими из других частиц (при заданной энергии воздействия/наблюдения). Элементарными частицами также являются электроны (-) и позитроны (+).
Наименьшая частица химического элемента, обладающая всеми его свойствами. Атом состоит из ядра и «облака» электронов вокруг него. Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Взаимодействуя, атомы могут образовывать молекулы.
Атом — предел химического разложения любого вещества. Простое вещество (если оно не является одноатомным, как, например, гелий He) разлагается на атомы одного вида, сложное вещество — на атомы разных видов.
Атомы (точнее, атомные ядра) неделимы химическим путём.
Молекулярная структура изображает связи и относительное положение атомов в молекуле. На иллюстрации показана молекула паклитаксела (номенклатурное название: (2α,4α,5β,7β,10β,13α)-4,10-бис(ацетилокси)-13-{[(2R,3S)- 3-(бензоиламино)-2-гидрокси-3-фенилпропаноил]окси}- 1,7-дигидрокси-9-оксо-5,20-эпокситакс-11-ен-2-ил бензоат).
Частица, состоящая из двух или более атомов, которая может самостоятельно существовать. Имеет постоянный качественный и количественный состав. Её свойства зависят от атомов, входящих в её состав, и от характера связей между ними, от молекулярной структуры и от пространственного расположения (изомеры). Может иметь несколько разных состояний и переходить от одного состояния к другому под действием внешних факторов. Свойства вещества, состоящего из определённых молекул, зависят от состояния молекул и от свойств молекулы.
В соответствии с классическими научными воззрениями различаются две физические формы существования материи — вещество и поле. Вещество — это форма материи, обладающая массой покоя (масса покоя не равна нулю). Химия изучает большей частью вещества, организованные в атомы, молекулы, ионы и радикалы. Те, в свою очередь, состоят из элементарных частиц: электронов, протонов, нейтронов и т. д.
Среди чистых веществ принято различать простые (состоящие из атомов одного химического элемента) и сложные (образованы из атомов нескольких химических элементов) вещества.
Простые вещества следует отличать от понятий «атом» и «химический элемент».
Химический элемент — это вид атомов с определённым положительным зарядом ядра. Все химические элементы указаны в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева; каждому элементу отвечает свой порядковый (атомный) номер в Периодической системе. Значение порядкового номера элемента и значение заряда ядра атома того же элемента совпадают, то есть химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым порядковым номером.
Основная статья: Химический элементПростые вещества представляют собой формы существования химических элементов в свободном виде; каждому элементу соответствует, как правило, несколько простых веществ (аллотропных форм), которые могут различаться по составу, например атомный кислород O, кислород O2 и озон O3, или по кристаллической решетке, например алмаз и графит для элемента углерод C. Очевидно, что простые вещества могут быть одно- и многоатомными.
Сложные вещества иначе называются химическими соединениями. Этот термин означает, что вещества могут быть получены с помощью химических реакций соединения из простых веществ (химического синтеза) или разделены на элементы в свободном виде (простые вещества) с помощью химических реакций разложения (химического анализа).
Простые вещества представляют собой конечные формы химического разложения сложных веществ. Сложные вещества, образующиеся из простых веществ, не сохраняют химические свойства составляющих веществ.
Суммируя всё сказанное выше, можно записать:
$ E \overset S \underset A \rightleftarrows C $, гдеE — простые вещества (элементы в свободном виде),C — сложные вещества (химические соединения),S — синтез,A — анализ.
В настоящее время понятия «синтез» и «анализ» химических веществ используются в более широком смысле. К синтезу относят любой химический процесс, который приводит к получению необходимого вещества и при этом существует возможность его выделения из реакционной смеси. Анализом считается любой химический процесс, позволяющий определить качественный и количественный состав вещества или смеси веществ, то есть установить, из каких элементов составлено данное вещество и каково содержание каждого элемента в этом веществе. Соответственно различают качественный и количественный анализ — две составные части одной из химических наук — аналитической химии.
Все химические элементы по их свойствам, то есть свойствам свободных атомов и свойствам образуемых элементами простых и сложных веществ, делят на металлические и неметаллические элементы. Условно к неметаллам относят элементы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, F, Cl, Br, I, At, O, S, Se, N, P, C и H. К полуметаллам относят B, Si, Ge, As, Sb, Te, иногда — Po. Остальные элементы считаются металлами.
Индивидуальное чистое вещество обладает определённым набором характеристических свойств. От чистых веществ следует отличать смеси веществ, которые могут состоять из двух или большего числа чистых веществ, сохраняющих присущие им свойства.
Смеси веществ делятся на гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные).
| Твёрдое — твёрдое | Твёрдые растворы, сплавы (например латунь, бронза) | Горные породы (например гранит, минералосодержащие руды и др.) |
| Твёрдое — жидкое | Жидкие растворы (например, водные растворы солей) | Твёрдое в жидком — суспензии или взвеси (например, частицы глины в воде, коллоидные растворы) |
| Жидкое в твёрдом — жидкость в пористых телах (например, почвы, грунты) | ||
| Твёрдое — газообразное | Хемосорбированный водород в платине, палладии, сталях | Твёрдое в газообразном — порошки, аэрозоли, в том числе дым, пыль, смог |
| Газообразное в твёрдом — пористые материалы (например, кирпич, пемза) | ||
| Жидкое — твёрдое | Твёрдые жидкости (например, стекло — твёрдое, но всё же жидкость) | Может принимать разную форму и фиксировать её (например, посуда — разной формы и цвета) |
| Жидкое — жидкое | Жидкие растворы (например, уксус — раствор уксусной кислоты в воде) | Двух- и многослойные жидкие системы, эмульсии (например, молоко — капли жидкого жира в воде) |
| Жидкое — газообразное | Жидкие растворы (например, раствор диоксида углерода в воде) | Жидкое в газообразном — аэрозоли жидкости в газе, в том числе туманы |
| Газообразное в жидком — пены (например, мыльная пена) | ||
| Газообразное — газообразное | Газовые растворы (смеси любых количеств и любого числа газов), напр. воздух. | Гетерогенная система невозможна |
В гомогенных смесях составные части нельзя обнаружить ни визуально, ни с помощью оптических приборов, поскольку вещества находятся в раздробленном состоянии на микроуровне. Гомогенными смесями являются смеси любых газов и истинные растворы, а также смеси некоторых жидкостей и твёрдых веществ, например сплавы.
В гетерогенных смесях либо визуально, либо с помощью оптических приборов можно различить области (агрегаты) разных веществ, разграниченные поверхностью раздела; каждая из этих областей внутри себя гомогенна. Такие области называются фазой.
Гомогенная смесь состоит из одной фазы, гетерогенная смесь состоит из двух или большего числа фаз.
Гетерогенные смеси, в которых одна фаза в виде отдельных частиц распределена в другой, называются дисперсными системами. В таких системах различают дисперсионную среду (распределяющую среду) и дисперсную фазу (раздробленное в дисперсионной среде вещество).
С помощью физических методов разделения можно провести разделение смесей на их составные части, то есть на чистые вещества.
| Твёрдое — твёрдое | Плотность | Отстаивание, седиментация |
| Смачиваемость | Флотация, пенная флотация | |
| Размер частиц | Просеивание | |
| Растворимость | Экстракция, выщелачивание | |
| Магнетизм | Магнитная сепарация | |
| Твёрдое — жидкое | Плотность | Седиментация, декантация (сливание жидкости с осадка), центрифугирование |
| Температура кипения жидкости | Выпаривание, дистилляция, осушка | |
| Размер частиц | Фильтрование | |
| Растворимость твёрдого вещества | Кристаллизация | |
| Твёрдое — газообразное | Плотность | Седиментация, центробежная сепарация |
| Размер частиц | Фильтрование | |
| Электрический заряд | Электрофильтрование | |
| Жидкое — жидкое | Плотность | Отстаивание (в делительной воронке, в маслоотделителе), центрифугирование |
| Температура кипения | Дистилляция | |
| Растворимость | Экстракция | |
| Жидкое — газообразное | Плотность | Седиментация, центробежная сепарация |
| Растворимость газа | Отгонка газа (путём повышения температуры), промывание с помощью другой жидкости | |
| Газообразное — газообразное | Температура конденсации | Конденсация |
| Абсорбируемость | Абсорбция (поглощение объёмом сорбента) | |
| Адсорбируемость | Адсорбция (поглощение поверхностью сорбента) | |
| Размер частиц | Диффузия | |
| Масса | Центрифугирование |
Чистыми веществами называются вещества, которые при проведении физических методов не разделяются на два или более других веществ и не изменяют своих физических свойств.
В природе не существует абсолютно чистых веществ. Например, так называемый особо чистый алюминий ещё содержит 0,001 % примесей других веществ. Таким образом, абсолютно чистое вещество — это абстракция. Правда, когда речь идет о каком-либо веществе, то химия пользуется этой абстракцией, то есть считает, что вещество истинно чистое, хотя практически берется вещество с некоторым содержанием примесей. Конечно, химик должен стремиться использовать в своей практике по возможности чистые вещества, содержащие минимальное количество примесей. Следует учитывать, что даже незначительное содержание примесей может существенно изменить химические свойства вещества.
| Образуется с помощью физического процесса (смешивание чистых веществ) | Образуется с помощью химической реакции (синтез из простых веществ) |
| Свойства чистых веществ, из которых составлена смесь, остаются неизменными | Свойства простых веществ, из которых получено сложное вещество, в последнем не сохраняются |
| Чистые вещества (простые и сложные) могут находиться в смеси в любом массовом соотношении | Элементы, входящие в состав сложного вещества, всегда находятся в определённом массовом отношении |
| Может быть разделена на составные части (чистые вещества) с помощью физических методов | Может быть разложено на составные части (элементы в виде простых веществ) только с помощью химической реакции (анализ) |
Это заряженная частица, атом или молекула, которая имеет неодинаковое количество протонов и электронов. Если у частицы больше электронов, чем протонов, то она заряжена отрицательно и называется анион. Например — Cl−. Если в частице электронов меньше, чем протонов, значит, она заряжена положительно и называется катион. Например — Na+.
Это частица (атом или молекула), содержащая один или несколько неспаренных электронов. В большинстве случаев химическая связь образуется при участии двух электронов. Частица, имеющая неспаренный электрон, очень активна и легко образует связи с другими частицами. Поэтому время жизни радикала в среде, как правило, очень мало.
удерживает атомы или группы атомов друг около друга. Различают несколько видов химической связи: ионную, ковалентную (полярную и неполярную), металлическую, водородную.
Открыт Д. И. Менделеевым 1 марта 1869 года. Современная формулировка: Свойства элементов, а также образуемых ими соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов.
Процессы, протекающие в химическом веществе, или в смесях различных веществ, представляют собой химические реакции. При протекании химических реакций всегда образуются новые вещества.
В сущности это процесс изменения структуры молекулы. В результате реакции количество атомов в молекуле может увеличиваться (синтез), уменьшаться (разложение) или оставаться постоянным (изомеризация, перегруппировка). В ходе реакции изменяются связи между атомами и порядок размещения атомов в молекулах.
Химические реакции выявляют и характеризуют химические свойства данного вещества.
Исходные вещества, взятые для проведения химической реакции, называются реагентами, а новые вещества, образующиеся в результате химической реакции, — продуктами реакции. В общем виде химическая реакция изображается так:
Реагенты → Продукты
Химия изучает и описывает эти процессы как в макромасштабе, на уровне макроколичеств веществ, так и в микромасштабе, на атомно-молекулярном уровне. Внешние проявления химических процессов, протекающих в макромасштабе, нельзя непосредственно перенести на микроуровень взаимодействия веществ и однозначно их интерпретировать, однако такие переходы возможны при правильном использовании специальных химических законов, присущих только микрообласти (атомам, молекулам, ионам, взятым в единичных количествах).
Это свод правил наименования химических соединений. Поскольку общее число известных соединений больше 20 млн, и их число принципиально неограниченно, необходимо пользоваться чёткими правилами при их наименовании, чтобы по названию можно было воспроизвести их структуру. Существует несколько вариантов наименования органических и неорганических соединений, но стандартом считается номенклатура IUPAC.
Современная химия — настолько обширная область естествознания, что многие её разделы по существу представляют собой самостоятельные, хотя и тесно взаимосвязанные научные дисциплины.
По признаку изучаемых объектов (веществ) химию принято делить на неорганическую и органическую. Объяснением сущности химических явлений и установлением их общих закономерностей на основе физических принципов и экспериментальных данных занимается физическая химия, включающая квантовую химию, электрохимию, химическую термодинамику, химическую кинетику. Самостоятельными разделами являются также аналитическая и коллоидная химия (см. ниже перечень разделов).
Технологические основы современных производств излагает химическая технология — наука об экономичных методах и средствах промышленной химической переработки готовых природных материалов и искусственного получения химических продуктов, не встречающихся в окружающей природе.
Сочетание химии с другими смежными естественными науками представляют собой биохимия, биоорганическая химия, геохимия, радиационная химия, фотохимия и др.
Общенаучные основы химических методов разрабатываются в теории познания и методологии науки.
См. сравнение и полную классификацию методов анализа в основной статье Аналитическая химия, а также в частности:
ru.science.wikia.com
|
|
|
allhimikov.ru
На сегодняшний день едва ли можно найти человека, который не интересовался бы вопросом о том, как понимать химию. Мы знакомимся с этим предметом в школьном возрасте, но чем больше информации необходимо выучить, осмыслить и обдумать, тем сложнее становится осознавать суть науки. На самом деле ничего сложного в химии нет. Просто необходим правильный подход к обучению. Как только вы поймете, что нет ничего невозможного, химия станет для вас посильной задачей.
Обычно школьник, который только собирается идти на первый урок химии в своей жизни, ожидает увидеть зрелищные опыты и эксперименты, но, придя на занятие, сильно разочаровывается, поскольку ему приходится изучать только сухую теорию, формулы, решать задачи и делать объемные домашние задания. Тогда ученик опускает руки, не пытаясь освоить даже первые несколько тем, а следствием является полное непонимание науки в будущем. Мы плавно подошли к вопросу о том, как понять химию с нуля.
Когда преподаватель объяснил уже несколько объемных тем, а ученик так и не смог вникнуть в их суть, возникает вопрос о том, как быстро изучить весь пройденный материал, а главное – понять его. К счастью, сегодня существует множество ресурсов, которые позволяют разобраться в этой науке без помощи преподавателя. Итак, если вы решили заниматься самостоятельно, вам придется пройти через эти этапы:
Не всегда самостоятельные занятия помогают вникнуть в предмет, иногда требуется помощь специалиста. На вопрос о том, что делать, если не понимаешь химию, ответит любой преподаватель. Конечно, нужно обращаться к репетитору и посещать дополнительные уроки.
Самостоятельные уроки хороши в случае большого количества свободного времени. Занятия с репетитором подойдут вам, если:
Конечно, занятия с педагогом более эффективны, чем самостоятельные. В большинстве случаев они приводят к действительно высокому уровню знаний. Вопрос о том, как понимать химию, мы рассмотрели. Но что делать, если вам не хочется изучать эту науку?
Если химия станет вашим любимым предметом, то вопрос о том, как ее понять, решится сам собой. Вот несколько способов превратить изучение этой науки в хобби:
Казалось бы, ничего сложного в этих советах нет, но школьники все равно почему-то не любят химию.
Тем, как понимать химию, интересуются только те люди, которые не любят эту науку. Это может произойти по таким причинам:
Эти проблемы касаются родителей, а не детей. Постарайтесь объяснить ребенку, что для достижения успеха в этой области потребуется приложить немало усилий и запастись терпением. Тогда вопрос о том, как понимать химию, даже не возникнет.
Изучение органической химии начинается в старших классах школы. Для того чтобы понять суть науки, нужно воспользоваться вышеперечисленными советами. Органическая химия базируется на неорганической, на ее понятиях и формулах. Поэтому начинать обучение нужно с азов. Если трудностей изначально у вас не возникло, то органика вам поддастся также легко. Не откладывайте обучение в дальний ящик, тогда у вас все получится.
fb.ru
