سوال اصلی که انسان برای درک درست تصویر جهان باید پاسخ آن را بداند این است که ماده در شیمی چیست. این مفهوم در سنین مدرسه شکل می گیرد و کودک را در رشد بیشتر راهنمایی می کند. هنگام شروع مطالعه شیمی، یافتن زمینه های مشترک با آن در سطح روزمره مهم است، این به شما اجازه می دهد تا به وضوح و به راحتی فرآیندهای خاص، تعاریف، خواص و غیره را توضیح دهید.
متاسفانه به دلیل ناقص بودن سیستم آموزشی، بسیاری از مردم برخی اصول اساسی را از دست می دهند. مفهوم "مواد در شیمی" نوعی سنگ بنا است، جذب به موقع این تعریف به فرد شروع درستی در پیشرفت بعدی در زمینه علوم طبیعی می دهد.
تشکیل مفهوم
قبل از پرداختن به مفهوم ماده، باید مشخص کرد که موضوع شیمی چیست. مواد چیزی هستند که شیمی مستقیماً بررسی می کند، تغییرات متقابل، ساختار و خواص آنها. در یک مفهوم کلی، ماده چیزی است که اجسام فیزیکی از آن ساخته شده اند.
بنابراین، ماده در شیمی چیست؟ بیایید با عبور از یک مفهوم کلی به یک مفهوم کاملاً شیمیایی، یک تعریف بسازیم. ماده نوع خاصی از ماده است که لزوماً دارای جرم است کهقابل اندازه گیری است. این ویژگی ماده را از نوع دیگری از ماده متمایز می کند - میدانی که جرم ندارد (الکتریکی، مغناطیسی، بیوفیلد و غیره). ماده به نوبه خود چیزی است که ما و هر چیزی که در اطراف ما وجود دارد از آن ساخته شده است.
یک ویژگی اندکی متفاوت از ماده، که تعیین می کند از چه چیزی ساخته شده است - این قبلاً یک موضوع شیمی است. مواد توسط اتم ها و مولکول ها (برخی یون ها) تشکیل می شوند، به این معنی که هر ماده ای که از این واحدهای فرمول تشکیل شده باشد، یک ماده است.
مواد ساده و پیچیده
پس از تسلط بر تعریف اولیه، می توانید به پیچیدگی آن بروید. مواد در سطوح مختلف سازمانی هستند، یعنی ساده و پیچیده (یا ترکیبات) - این اولین تقسیم بندی به کلاس های مواد است، شیمی دارای تقسیمات بعدی متعدد، دقیق و پیچیده تر است. این طبقه‌بندی، برخلاف بسیاری دیگر، دارای مرزهای کاملاً مشخصی است، هر ارتباط را می‌توان به وضوح به یکی از گونه‌های منحصر به فرد نسبت داد.
ماده ساده در شیمی ترکیبی است که از اتم های تنها یک عنصر جدول تناوبی مندلیف تشکیل شده است. به عنوان یک قاعده، اینها مولکول های دوتایی هستند، یعنی از دو ذره که از طریق یک پیوند غیر قطبی کووالانسی متصل هستند - تشکیل یک جفت الکترون تنها مشترک. بنابراین، اتم های یک عنصر شیمیایی دارای الکترونگاتیوی یکسان هستند، یعنی توانایی نگه داشتن چگالی الکترونی مشترک، بنابراین به هیچ یک از شرکت کنندگان پیوند منتقل نمی شود. نمونه هایی از مواد ساده (غیر فلزات) -هیدروژن و اکسیژن، کلر، ید، فلوئور، نیتروژن، گوگرد و غیره. یک مولکول ماده ای مانند ازن از سه اتم تشکیل شده است و تمام گازهای نجیب (آرگون، زنون، هلیوم و غیره) از یک اتم تشکیل شده است. در فلزات (منیزیم، کلسیم، مس، و غیره) نوع خاص پیوند - فلزی وجود دارد که به دلیل اجتماعی شدن الکترون های آزاد در داخل فلز انجام می شود و تشکیل مولکول ها به این شکل مشاهده نمی شود. هنگام ضبط یک ماده فلزی، به سادگی نماد عنصر شیمیایی بدون هیچ شاخصی نشان داده می شود.
یک ماده ساده در شیمی، که نمونه هایی از آن در بالا ذکر شد، از نظر ترکیب کیفی با یک ماده پیچیده متفاوت است. ترکیبات شیمیایی توسط اتم های عناصر مختلف، از دو یا چند عنصر تشکیل می شوند. در این گونه مواد، اتصال از نوع قطبی یا یونی کووالانسی صورت می گیرد. از آنجایی که اتم های مختلف الکترونگاتیوی متفاوتی دارند، هنگامی که یک جفت الکترون مشترک تشکیل می شود، به سمت یک عنصر الکترونگاتیو تر حرکت می کند که منجر به قطبش مشترک مولکول می شود. نوع یونی یک حالت شدید قطبی است، زمانی که یک جفت الکترون به طور کامل به یکی از شرکت کنندگان متصل می شود، سپس اتم ها (یا گروه هایی از آنها) به یون تبدیل می شوند. هیچ مرز مشخصی بین این انواع وجود ندارد، پیوند یونی را می توان به عنوان یک کووالانسی به شدت قطبی تفسیر کرد. نمونه هایی از مواد پیچیده عبارتند از آب، ماسه، شیشه، نمک، اکسید و غیره.
تغییرات مواد
موادی که ساده نامیده می شوند در واقع یک ویژگی منحصر به فرد دارند که ذاتی مواد پیچیده نیست. برخی از عناصر شیمیایی می توانند چندین شکل را تشکیل دهندماده ساده اساس هنوز یک عنصر است، اما ترکیب کمی، ساختار و خواص به طور اساسی چنین تشکل هایی را متمایز می کند. این ویژگی آلوتروپی نامیده می شود.
اکسیژن، گوگرد، کربن و سایر عناصر دارای چندین تغییر آلوتروپیک هستند. برای اکسیژن، اینها O2 و O3 هستند، کربن چهار نوع ماده می دهد - کاربین، الماس، گرافیت و فولرن، مولکول گوگرد اصلاح لوزی، مونوکلینیک و پلاستیک. چنین ماده ساده ای در شیمی، که نمونه هایی از آن به موارد ذکر شده در بالا محدود نمی شود، از اهمیت زیادی برخوردار است. به طور خاص، فولرن ها به عنوان نیمه هادی در فناوری، مقاومت نوری، مواد افزودنی برای رشد لایه های الماس و برای اهداف دیگر استفاده می شوند و در پزشکی آنتی اکسیدان های قوی هستند.
چه اتفاقی برای مواد می افتد؟
هر ثانیه در داخل و اطراف یک دگرگونی مواد وجود دارد. شیمی آن دسته از فرآیندهایی را که با تغییر کیفی و/یا کمی در ترکیب مولکول های واکنش دهنده همراه است، در نظر می گیرد و توضیح می دهد. به موازات، اغلب به هم پیوسته، دگرگونی های فیزیکی نیز رخ می دهد که تنها با تغییر در شکل، رنگ مواد یا حالت تجمع و برخی ویژگی های دیگر مشخص می شود.
پدیده های شیمیایی واکنش های متقابلی از انواع مختلف هستند، به عنوان مثال، ترکیبات، جایگزینی، تبادل، تجزیه، برگشت پذیر، گرمازا، ردوکس و غیره، بسته به تغییر در پارامتر مورد نظر. پدیده های فیزیکی عبارتند از: تبخیر، تراکم، تصعید، انحلال، انجماد، هدایت الکتریکی.و غیره. اغلب آنها با یکدیگر همراه می شوند، به عنوان مثال، رعد و برق در هنگام رعد و برق یک فرآیند فیزیکی است و آزاد شدن ازن تحت تأثیر آن یک فرآیند شیمیایی است.
خواص فیزیکی
ماده در شیمی ماده ای است که دارای خواص فیزیکی خاصی است. با وجود، عدم حضور، درجه و شدت آنها می توان نحوه رفتار یک ماده را در شرایط خاص پیش بینی کرد و همچنین برخی از ویژگی های شیمیایی ترکیبات را توضیح داد. بنابراین، برای مثال، نقطه جوش بالای ترکیبات آلی که حاوی هیدروژن و یک هترواتم الکترونگاتیو (نیتروژن، اکسیژن و غیره) هستند، نشان می دهد که چنین نوع شیمیایی از برهمکنش به عنوان پیوند هیدروژنی در یک ماده آشکار می شود. به لطف آگاهی از اینکه کدام مواد بهترین توانایی را برای هدایت جریان الکتریکی دارند، کابل ها و سیم های سیم کشی برق از فلزات خاصی ساخته شده اند.
خواص شیمیایی
تاسیس، تحقیق و بررسی روی دیگر سکه خواص، شیمی است. خواص مواد از دیدگاه او واکنش پذیری آنها به تعامل است. برخی از مواد از این نظر بسیار فعال هستند، به عنوان مثال، فلزات یا هر عامل اکسید کننده، در حالی که برخی دیگر، گازهای نجیب (بی اثر)، عملاً در شرایط عادی وارد واکنش نمی شوند. خواص شیمیایی را می توان در صورت نیاز فعال یا غیرفعال کرد، گاهی اوقات بدون مشکل زیاد و در برخی موارد به راحتی. دانشمندان ساعت های زیادی را با آزمون و خطا در آزمایشگاه ها سپری می کنند تا به اهداف خود دست یابند.اهدافی که گاهی اوقات محقق نمی شوند. با تغییر پارامترهای محیطی (دما، فشار و غیره) یا استفاده از ترکیبات خاص - کاتالیزورها یا بازدارنده‌ها - می‌توان بر خواص شیمیایی مواد و در نتیجه روند واکنش تأثیر گذاشت.
طبقه بندی مواد شیمیایی
همه طبقه بندی ها بر اساس تقسیم بندی ترکیبات به آلی و معدنی است. عنصر اصلی آلی کربن است که با یکدیگر ترکیب می شود و هیدروژن، اتم های کربن یک اسکلت هیدروکربنی تشکیل می دهند که سپس با اتم های دیگر (اکسیژن، نیتروژن، فسفر، گوگرد، هالوژن، فلزات و غیره) پر می شود، در چرخه ها یا شاخه ها بسته می شود. ، بنابراین طیف گسترده ای از ترکیبات آلی را توجیه می کند. تا به امروز، 20 میلیون از این مواد برای علم شناخته شده است. در حالی که تنها نیم میلیون ترکیب معدنی وجود دارد.
هر ترکیب منحصر به فرد است، اما از نظر خواص، ساختار و ترکیب نیز دارای ویژگی های مشابه با سایرین است، بر این اساس گروه بندی به کلاس هایی از مواد وجود دارد. شیمی دارای سطح بالایی از نظام مندی و سازماندهی است، این یک علم دقیق است.
مواد غیر آلی
1. اکسیدها ترکیبات دوتایی با اکسیژن هستند:
a) اسیدی - هنگام تعامل با آب، اسید می دهند؛
b) اساسی - هنگام تعامل با آب، آنها پایه می دهند.
2. اسیدها موادی هستند که از یک یا چند پروتون هیدروژن و یک باقیمانده اسید تشکیل شده اند.
3. بازها (قلیاها) - متشکل از یک یا چند گروه هیدروکسیل و یک اتم فلز:
a) هیدروکسیدهای آمفوتریک - خواص اسیدها و بازها را نشان می دهند.
4. نمک ها نتیجه واکنش خنثی سازی بین اسید و قلیایی (یک باز محلول) هستند که از یک اتم فلز و یک یا چند باقی مانده اسید تشکیل شده است:
a) نمکهای اسیدی - آنیون باقیمانده اسید حاوی یک پروتون است که نتیجه تجزیه ناقص اسید است؛
b) نمک های اساسی - یک گروه هیدروکسیل به فلز متصل می شود که نتیجه تجزیه ناقص پایه است.
ترکیبات آلی
طبقه های زیادی از مواد در مواد آلی وجود دارد، به خاطر سپردن چنین حجمی از اطلاعات به یکباره دشوار است. نکته اصلی دانستن تقسیمات اساسی به ترکیبات آلیفاتیک و حلقوی، کربوسیکلیک و هتروسیکلیک، اشباع و غیر اشباع است. هیدروکربن ها همچنین مشتقات زیادی دارند که در آنها اتم هیدروژن با هالوژن، اکسیژن، نیتروژن و سایر اتم ها و همچنین گروه های عاملی جایگزین می شود.
مواد در شیمی اساس هستی است. به لطف سنتز آلی، امروزه انسان دارای مقدار زیادی مواد مصنوعی است که جایگزین مواد طبیعی می شود و همچنین هیچ گونه مشابهی در ویژگی های خود در طبیعت ندارد.
