Курс хімії в школах починається в 8-му класі з вивчення загальних основ науки: описуються можливі види зв'язку між атомами, типи кристалічних решіток і найбільш поширені механізми реакцій. Це стає фундаментом для вивчення важливого, але більш специфічного розділу - неорганіки.

Що це таке

Неорганічна хімія - це наука, яка розглядає принципи будови, основні властивості та реакційну здатність всіх елементів таблиці Менделєєва. Важливу роль у неорганике грає Періодичний закон, який впорядковує систематичну класифікацію речовин по зміні їх маси, номера і типу.


Курс охоплює і сполуки, що утворюються при взаємодії елементів таблиці (виняток становить лише область вуглеводнів, розглянута у розділах органіки). Задачі з неорганічної хімії дозволяють відпрацювати отримані теоретичні знання на практиці.

Наука в історичному аспекті

Назва "неорганіка" з'явилося у відповідності з уявленням, що вона охоплює частину хімічного знання, яка не пов'язана з діяльністю біологічних організмів. Згодом було доведено, що велика частина органічного світу може виробляти і «неживі» з'єднання, а вуглеводні будь-якого типу синтезуються в умовах лабораторії. Так, з амонію цианата, що є сіллю в хімії елементів, німецький учений Велер зміг синтезувати сечовину. Щоб уникнути плутанини з номенклатури і класифікації типів досліджень обох наук програма шкільного та університетського курсів слідом за загальною хімією передбачає вивчення неорганіки в якості фундаментальної дисципліни. У науковому світі зберігається аналогічна послідовність.

Класи неорганічних речовин

Хімія передбачає таку подачу матеріалу, при якій вступні глави неорганіки розглядають Періодичний закон елементів. Це класифікація особливого типу, яка заснована на припущенні, що атомні заряди ядер впливають на властивості речовин, причому ці параметри змінюються циклічно. Спочатку таблиця будувалася як відображення збільшення атомних мас елементів, але незабаром ця послідовність була відкинута з огляду на її неспроможність у тому аспекті, в якому вимагають розгляду даного питання неорганічні речовини. Хімія, крім таблиці Менделєєва, передбачає наявність близько сотні фігур, кластерів і діаграм, що відображають періодичність властивостей. В даний час популярний зведений варіант розгляду такого поняття, як класи неорганічної хімії. У стовпцях таблиці вказуються елементи в залежності від фізико-хімічних властивостей, у рядках – аналогічні один одному періоди.

Прості речовини в неорганике

Знак в таблиці Менделєєва і просте речовина у вільному стані – найчастіше різні речі. У першому випадку відображається тільки конкретний вид атомів, у другому – тип з'єднання частинок і їх взаємовплив у стабільних формах. Хімічна зв'язок в простих речовинах обумовлює їх розподіл на родини. Так, можна виділити два великі різновиди груп атомів – метали і неметали. Перше сімейство нараховує 96 елементів з 118 вивчених.

Метали

Металевий тип передбачає наявність однойменної зв'язку між частинками. Взаємодія засноване на обобществлении електронів решітки, яка характеризується ненаправленностью і ненасищаемостью. Саме тому метали добре проводять тепло, заряди, що мають металевим блиском, ковкістю і пластичністю. Умовно метали знаходяться зліва в таблиці Менделєєва під час проведення прямої лінії від бору до астат. Елементи, близькі по розташуванню до цієї межі, найчастіше носять прикордонний характер і виявляють подвійність властивостей (наприклад, германій). Метали в більшості утворюють основні з'єднання. Ступені окислення таких речовин зазвичай не перевищують двох. У групі металлічность підвищується, а в періоді зменшується. Наприклад, радіоактивний францій проявляє більш основні властивості, ніж натрій, а в сімействі галогенів у йоду навіть з'являється металевий блиск. Інакше справа йде в періоді – завершують підрівні інертні гази, перед якими знаходяться речовини з протилежними властивостями. У горизонтальному просторі таблиці Менделєєва проявляється реакційна здатність елементів змінюється від основної через амфотерную до кислотної. Метали – хороші відновники (приймають електрони при утворенні зв'язків).

Неметали

Даний вид атомів включають в основні класи неорганічної хімії. Неметали займають праву частину таблиці Менделєєва, проявляючи типово кислотні властивості. Найбільш часто ці елементи зустрічаються у вигляді з'єднань один з одним (наприклад, борати, сульфати, вода). У вільному молекулярному стані відомо існування сірки, кисню та азоту. Існує також кілька двоатомних газів-неметалів – крім двох вищезгаданих, до них можна віднести водень, фтор, бром, хлор та йод. Є найбільш поширеними речовинами на землі – особливо часто зустрічаються кремній, водень, кисень і вуглець. Йод, селен та миш'як поширені дуже мало (сюди ж можна віднести радіоактивні і нестійкі конфігурації, які розташовані в останніх періодах таблиці).
У з'єднаннях неметали ведуть себе переважно як кислоти. Є потужними окислювачами за рахунок можливості приєднання додаткового числа електронів для завершення рівня.

Складні речовини в неорганике

Крім речовин, які представлені однією групою атомів, розрізняють сполуки, що включають кілька різних конфігурацій. Такі речовини можуть бути бінарними (складаються з двох різних частинок), трьох-, четирехэлементними і так далі.

Двоелементні речовини

Особливе значення бинарности зв'язку в молекулах надає хімія. Класи неорганічних сполук також розглядаються з точки зору утвореної між атомами зв'язку. Вона може бути іонної, металевої, ковалентного (полярної або неполярний) або змішаною. Зазвичай такі речовини чітко виявляють основні (при наявності металу), амфортерние (двоїсті – особливо характерно для алюмінію) або кислотні (якщо є елемент зі ступенем окислення від +4 і вище) якості.

Трьохелементні асоціати

Теми неорганічної хімії передбачають розгляд даного виду об'єднання атомів. Сполуки, що складаються з більш ніж двох груп атомів (найчастіше неорганіки мають справу з трехэлементними видами), зазвичай утворюються за участю компонентів, значно відрізняються один від одного за фізико-хімічними параметрами. Можливі види зв'язку – ковалентний, іонний і змішаний. Зазвичай трьохелементні речовини за поведінкою схожі на двійкові за рахунок того, що одна з сил міжатомної взаємодії значно міцніше інший: слабка формується в другу чергу і має можливість дисоціювати в розчині швидше.

Класи неорганічної хімії

Переважна більшість досліджуваних у курсі неорганіки речовин можна розглянути з простої класифікації залежно від їх складу і властивостей. Так, розрізняють гідроксиди, кислоти, оксиди і солі. Розгляд їх взаємозв'язку краще почати зі знайомства з поняттям окислених форм, в яких можуть виявитися майже будь неорганічні речовини. Хімія таких асоціатів розглядається в розділах про оксидах.

Оксиди

Окис являє собою з'єднання будь-якого хімічного елемента з киснем в ступені окислення, що дорівнює -2 (в пероксидах -1 відповідно). Освіта зв'язку відбувається за рахунок віддачі і приєднання електронів з відновленням Про 2 (коли найбільш електронегативний елемент є кисень). Можуть проявляти і кислотні і амфотерні, і основні властивості залежно від другої групи атомів. Якщо це метал, в оксиді він не перевищує ступені окиснення +2 якщо металоїд – від +4 і вище. У зразках з двоїстою природою параметрів досягається значення +3.

Кислоти в неорганике

Кислотні сполуки мають реакцію середовища менше 7 за рахунок вмісту катіонів водню, які можуть перейти в розчин і згодом замінитися іоном металу. За класифікацією є складними речовинами. Більшість кислот можна отримати шляхом розбавлення відповідних оксидів водою, наприклад, при утворенні сірчаної кислоти після гідратації SO 3 .

Основна неорганічна хімія

Властивості даного виду сполук обумовлені наявністю гидроксильного радикала ВІН, який дає реакцію середовища вище 7. Розчинні основи називаються лугами, вони є найбільш сильними в цьому класі речовин за рахунок повної дисоціації (розпаду на іони в рідині). Група при утворенні солей може замінюватися кислотними залишками. Неорганічна хімія – це двоїста наука, яка може описати речовини з різних точок зору. У протолитической теорії підстави розглядаються в якості акцепторів катіони водню. Такий підхід розширює поняття про цей клас речовин, називаючи лугом будь-яка речовина, здатне прийняти протон.

Солі

Даний вид сполук знаходиться між засновками і кислотами, так як є продуктом їх взаємодії. Так, в якості катіона виступає зазвичай іон металу (інколи амонію, фосфония або гидроксония), а в якості аніонного речовини – кислотний залишок. При утворенні солі водень заміщається іншим речовиною. В залежності від співвідношення кількості реагентів і їх сили по відношенню один до одного раціонально розглядати декілька видів продуктів взаємодії:

основні солі виходять, якщо гідроксильні групи заміщені не повністю (такі речовини мають лужну реакцію середовища);

кислі солі утворюються в протилежному випадку – при нестачі реагує підстави водень частково залишається в з'єднанні;

найвідомішими і простими для розуміння є середні (або нормальні) зразки - вони є продуктом повної нейтралізації реагентів з утворенням води і речовини тільки з катіоном металу або його аналогом і кислотним залишком.

Неорганічна хімія – це наука, що передбачає поділ кожного з класів на фрагменти, які розглядаються в різний час: одні раніше, інші – пізніше. При більш поглибленому вивченні розрізняють ще 4 види солей:

Подвійні містять єдиний аніон при наявності двох катіонів. Зазвичай такі речовини утворюються в результаті зливання двох солей з однаковим кислотним залишком, але різними металами.

Змішаний тип протилежний попередньому: його основою є один катіон з двома різними аніонами.

Кристалогідрати – солі, у формулі яких є вода в кристалізованому стані.

Комплекси – речовини, у яких катіон, аніон або обидва з них представлені у вигляді кластерів з утворюючим елементом. Такі солі можна отримати переважно у елементів підгрупи Ст.

В якості інших речовин, включених до практикум з неорганічної хімії, які можна класифікувати як солі або як окремі глави знання, можна назвати гідриди, нітриди, карбіди і інтерметаліди (з'єднання декількох металів, сплавом не є).

Підсумки

Неорганічна хімія – це наука, яка представляє інтерес для кожного спеціаліста даної сфери незалежно від його інтересів. Вона включає в себе перші розділи, які вивчаються у школі з даного предмету. Курс неорганічної хімії передбачає систематизацію великих обсягів інформації відповідно до зрозумілою і простою класифікацією.