קורס כימיה בבתי ספר מתחיל בכיתה ח' בלימוד היסודות הכלליים של המדעים: מתוארים סוגים אפשריים של קשרים בין אטומים, סוגי סריג קריסטל ומנגנוני התגובה הנפוצים ביותר. זה הופך להיות הבסיס ללימוד של קטע חשוב, אך ספציפי יותר - חומרים לא אורגניים.
מה זה
כימיה אי-אורגנית היא מדע השוקל את עקרונות המבנה, התכונות הבסיסיות והתגובתיות של כל מרכיבי הטבלה המחזורית. תפקיד חשוב באי-אורגני ממלא החוק התקופתי, אשר מייעל את הסיווג השיטתי של חומרים על ידי שינוי המסה, מספרם וסוגם.
הקורס מכסה גם תרכובות שנוצרו במהלך האינטראקציה של יסודות הטבלה (היוצא מן הכלל היחיד הוא אזור הפחמימנים, שנחשב בפרקים של אורגניות). משימות בכימיה אנאורגנית מאפשרות לך לחשב את הידע התיאורטי שנצבר בפועל.
מדע בהיסטוריהיבט
השם "אי-אורגני" נוצר בהתאם לרעיון שהוא מכסה חלק מהידע הכימי שאינו קשור לפעילויות של אורגניזמים ביולוגיים.
עם הזמן, הוכח שרוב העולם האורגני יכול לייצר תרכובות "לא חיות", ופחמימנים מכל סוג מסונתזים במעבדה. אז מאמוניום ציאנט, שהוא מלח בכימיה של היסודות, המדען הגרמני ווהלר הצליח לסנתז אוריאה.
כדי למנוע בלבול עם המינוח והסיווג של סוגי מחקר בשני המדעים, תוכנית הקורסים בבית הספר והאוניברסיטאות, בעקבות כימיה כללית, כרוכה בלימוד של חומרים אנאורגניים כדיסציפלינה בסיסית. העולם המדעי שומר על רצף דומה.
סוגים של חומרים אנאורגניים
כימיה מספקת הצגה כזו של החומר, שבה פרקי המבוא של האי-אורגניות מתייחסים לחוק המחזורי של היסודות. זהו סיווג מסוג מיוחד, שמתבסס על ההנחה שמטענים האטומיים של גרעינים משפיעים על תכונות החומרים, ופרמטרים אלו משתנים באופן מחזורי. בתחילה, הטבלה נבנתה כהשתקפות של הגידול במסה האטומית של יסודות, אך עד מהרה רצף זה נדחה עקב חוסר העקביות שלו בהיבט שבו חומרים אנאורגניים דורשים התייחסות לנושא זה.
כימיה, בנוסף לטבלה המחזורית, מציעה נוכחות של כמאה דמויות, אשכולות ודיאגרמות המשקפות את המחזוריות של המאפיינים.
כרגע, גרסה מאוחדת של שיקול כזהמושגים כמעמדות של כימיה אנאורגנית. עמודות הטבלה מציינות את היסודות בהתאם לתכונות הפיזיקליות והכימיות, בשורות - תקופות דומות זו לזו.
חומרים פשוטים באי-אורגניים
סימן בטבלה המחזורית וחומר פשוט במצב חופשי הם לרוב דברים שונים. במקרה הראשון בא לידי ביטוי רק סוג מסוים של אטומים, במקרה השני - סוג החיבור של חלקיקים והשפעתם ההדדית בצורות יציבות.
הקשר הכימי בחומרים פשוטים קובע את חלוקתם למשפחות. לפיכך, ניתן להבחין בין שני סוגים רחבים של קבוצות אטומים - מתכות ולא-מתכות. המשפחה הראשונה כוללת 96 אלמנטים מתוך 118 שנחקרו.
מתכות
סוג מתכת מרמז על נוכחות של אותו שם קשר בין החלקיקים. האינטראקציה מבוססת על סוציאליזציה של האלקטרונים של הסריג, המתאפיינת בחוסר כיווניות ובחוסר רוויה. לכן מתכות מוליכות חום ונטענות היטב, בעלות ברק מתכתי, גמישות וגמישות.
באופן קונבנציונלי, מתכות נמצאות בצד שמאל בטבלה המחזורית כאשר קו ישר נמשך מבורון לאסטטין. אלמנטים הקרובים במיקומם לקו זה הם לרוב בעלי אופי גבול ומציגים דואליות של מאפיינים (לדוגמה, גרמניום).
מתכות יוצרות בעיקר תרכובות בסיסיות. מצבי החמצון של חומרים כאלה בדרך כלל אינם עולים על שניים. בקבוצה, המתכתיות עולה, בעוד שבתקופה היא יורדת. לדוגמה, פרנציום רדיואקטיבי מציג תכונות בסיסיות יותר מאשר נתרן, וכן בבמשפחת הלוגנים, ליוד יש אפילו ברק מתכתי.
אחרת, המצב הוא בתקופה - גזים אינרטים משלימים את תת-רמות, שלפניהם יש חומרים בעלי תכונות הפוכות. במרחב האופקי של הטבלה המחזורית, התגובתיות המתבטאת של יסודות משתנה מבסיסית דרך אמפוטרית לחומצית. מתכות הן חומרים מצמצמים טובים (מקבלים אלקטרונים כאשר נוצרים קשרים).
ללא מתכות
סוג זה של אטומים נכלל במחלקות העיקריות של כימיה אנאורגנית. לא-מתכות תופסות את הצד הימני של הטבלה המחזורית, ומציגות תכונות חומציות בדרך כלל. לרוב, אלמנטים אלה מתרחשים בצורה של תרכובות זה עם זה (לדוגמה, בוראטים, סולפטים, מים). במצב מולקולרי חופשי ידוע על קיומם של גופרית, חמצן וחנקן. ישנם גם מספר גזים דו-אטומיים שאינם מתכתיים - בנוסף לשניים לעיל, אלה כוללים מימן, פלואור, ברום, כלור ויוד.
אלו החומרים הנפוצים ביותר על פני כדור הארץ - סיליקון, מימן, חמצן ופחמן נפוצים במיוחד. יוד, סלניום וארסן נדירים מאוד (זה כולל גם תצורות רדיואקטיביות ולא יציבות, הממוקמות בתקופות האחרונות של הטבלה).
בתרכובות, לא-מתכות מתנהגות בעיקר כחומצות. הם חומרי חמצון רבי עוצמה בשל היכולת לצרף מספר נוסף של אלקטרונים להשלמת הרמה.
חומרים מורכבים באי-אורגניים
בנוסף לחומרים שמיוצגים על ידי קבוצה אחת של אטומים,מבחינים בין תרכובות הכוללות מספר תצורות שונות. חומרים כאלה יכולים להיות בינאריים (המורכבים משני חלקיקים שונים), שלושה, ארבעה יסודות וכן הלאה.
חומרים דו-אלמנטיים
כימיה מייחסת חשיבות מיוחדת לבינאריות של קשרים במולקולות. סוגים של תרכובות אנאורגניות נחשבות גם מנקודת המבט של הקשר הנוצר בין האטומים. זה יכול להיות יוני, מתכתי, קוולנטי (קוטבי או לא קוטבי), או מעורב. בדרך כלל, חומרים כאלה מראים בבירור איכויות בסיסיות (בנוכחות מתכת), אמפורטרית (כפולה - אופייני במיוחד לאלומיניום) או חומצית (אם יש יסוד עם מצב חמצון של +4 ומעלה).
שותפי שלושה אלמנטים
הנושאים של כימיה אנאורגנית מספקים שיקול של סוג זה של מיזוג של אטומים. תרכובות המורכבות מיותר משתי קבוצות של אטומים (לרוב אי-אורגניים עוסקים במינים של שלושה אלמנטים) נוצרות בדרך כלל בהשתתפות רכיבים הנבדלים זה מזה באופן משמעותי בפרמטרים פיזיקוכימיים.
סוגים אפשריים של קשרים הם קוולנטיים, יוניים ומעורבים. בדרך כלל, חומרים תלת-יסודות דומים בהתנהגותם לבינאריים בשל העובדה שאחד מכוחות האינטראקציה הבין-אטומית חזק בהרבה מהאחר: החלש נוצר משני ובעל יכולת להתנתק מהר יותר בתמיסה.
שיעורי כימיה אנאורגנית
ניתן לשקול את הרוב המכריע של החומרים הנלמדים בקורס האי-אורגני על ידי סיווג פשוט בהתאם להרכבםנכסים. אז, נבדלים הידרוקסידים, חומצות, תחמוצות ומלחים. התחשבות ביחסים ביניהם עדיף להתחיל בהיכרות עם הרעיון של צורות מחומצנות, שבהן יכול להופיע כמעט כל חומר אנאורגני. הכימיה של מקורבים כאלה נדונה בפרקים על תחמוצות.
Oxides
Oxide הוא תרכובת של כל יסוד כימי עם חמצן במצב חמצון שווה ל-2 (בפרוקסידים -1, בהתאמה). היווצרות קשר מתרחשת עקב רתיעה והיצמדות אלקטרונים עם הפחתה של O2 (כאשר חמצן הוא היסוד האלקטרוני-שלילי ביותר).
יכול להפגין תכונות חומציות, אמפוטריות ובסיסיות, בהתאם לקבוצת האטומים השנייה. אם זו מתכת, בתחמוצת היא אינה עולה על מצב החמצון של +2, אם היא לא מתכת - מ-+4 ומעלה. בדגימות עם האופי הכפול של הפרמטרים, הערך +3.
חומצות באורגניות
לתרכובות חומציות יש תגובה בינונית של פחות מ-7 עקב תכולת קטיוני מימן, שיכולים להיכנס לתמיסה ולאחר מכן להיות מוחלפים ביון מתכת. לפי הסיווג, הם חומרים מורכבים. ניתן להשיג את רוב החומצות על ידי דילול התחמוצות המקבילות במים, למשל, ביצירת חומצה גופרתית לאחר הידרציה של SO3.
כימיה אנאורגנית בסיסית
התכונות של סוג זה של תרכובות נובעות מנוכחות רדיקל ההידרוקסיל OH, שנותן את התגובה של המדיום מעל 7. בסיסים מסיסים נקראיםאלקליים, הם החזקים ביותר בסוג זה של חומרים עקב ניתוק מוחלט (התפרקות ליונים בנוזל). ניתן להחליף את קבוצת ה-OH ביצירת מלחים בשאריות חומציות.
כימיה אי-אורגנית היא מדע כפול שיכול לתאר חומרים מנקודות מבט שונות. בתיאוריה הפרוטוליטית, בסיסים נחשבים כמקבלי קטיוני מימן. גישה זו מרחיבה את הרעיון של מחלקה זו של חומרים, וקוראת אלקלי כל חומר שיכול לקבל פרוטון.
מלחים
סוג זה של תרכובות נמצא בין בסיסים לחומצות, מכיוון שהוא תוצר של האינטראקציה ביניהן. לפיכך, יון מתכת (לעיתים אמוניום, פוספון או הידרוקסוניום) פועל בדרך כלל כקטיון, ושארית חומצה פועלת כחומר אניוני. כאשר נוצר מלח, מימן מוחלף בחומר אחר.
בהתאם ליחס בין מספר הריאגנטים וחוזקם זה ביחס לזה, זה רציונלי לשקול כמה סוגים של תוצרי אינטראקציה:
- מלחים בסיסיים מתקבלים אם קבוצות ההידרוקסיל אינן מוחלפות לחלוטין (לחומרים כאלה יש סביבת תגובה בסיסית);
- מלחי חומצה נוצרים במקרה ההפוך - עם חוסר בבסיס מגיב, מימן נשאר חלקי בתרכובת;
- המפורסמות והקלות ביותר להבנה הן הדגימות הממוצעות (או הרגילות) - הן תוצר של נטרול מוחלט של ריאגנטים עם היווצרות מים וחומר עם רק קטיון מתכת או אנלוגי שלו ושארית חומצה.
כימיה אי-אורגנית היא מדע שמעורבהחלוקה של כל אחת מהמעמדות לשברים הנחשבים בזמנים שונים: חלקם - מוקדם יותר, אחרים - מאוחר יותר. עם מחקר מעמיק יותר, 4 סוגי מלחים נוספים מובחנים:
- Double מכיל אניון בודד בנוכחות שני קטיונים. בדרך כלל חומרים כאלה מתקבלים על ידי מיזוג שני מלחים עם אותה שארית חומצה, אך מתכות שונות.
- הסוג המעורב הוא ההפך מהסוג הקודם: הבסיס שלו הוא קטיון אחד עם שני אניונים שונים.
- Crystal hydrates - מלחים, שבנוסחה שלהם יש מים במצב מגובש.
- קומפלקסים הם חומרים שבהם קטיון, אניון או שניהם מוצגים בצורה של צבירים עם יסוד יוצר. מלחים כאלה ניתן להשיג בעיקר מיסודות של תת-קבוצה B.
חומרים נוספים הכלולים בסדנת הכימיה האנאורגנית הניתנים לסווג כמלחים או כפרקי ידע נפרדים כוללים הידרידים, ניטרידים, קרבידים ואינטר-מטאלידים (תרכובות של מספר מתכות שאינן סגסוגת).
תוצאות
כימיה אי-אורגנית היא מדע שמעניין כל מומחה בתחום זה, ללא קשר לתחומי העניין שלו. הוא כולל את הפרקים הראשונים שנלמדו בבית הספר בנושא זה. קורס הכימיה האנאורגנית מספק סיסטמטיזציה של כמויות מידע גדולות בהתאם לסיווג מובן ופשוט.
