היום, יש כ-2.5 מיליון תרכובות שונות, הן ממקור טבעי והן מסונתזות באופן מלאכותי על ידי האדם. כולם שונים מאוד, חלקם משתתפים שאין להם תחליף בתהליכים ביולוגיים המתרחשים באורגניזמים חיים. תרכובות נבדלות זו מזו בתכונות של חומרים. מאפיינים ומה עוד מאפשר לך לזהות מולקולה כימית מסוימת, נשקול עוד יותר.
מהו חומר?
אם אתה מגדיר את המושג הזה, אתה צריך להצביע על הקשר שלו עם גופים פיזיים. הרי נהוג להתחשב בחומר שממנו מורכבים הגופים הללו. אז, זכוכית, ברזל, גופרית, עץ הם חומרים. אפשר לתת דוגמאות בלי סוף. קל יותר להבין את הדברים הבאים: המונח הנדון מתייחס לכל מגוון השילובים השונים של מולקולות הקיימים בעולם, כמו גם חלקיקים מונוטומיים פשוטים.
לכן, מים, אלכוהול, חומצות, אלקליות, חלבונים, פחמימות, מלח, סוכר, חול, חימר, יהלום, גזים וכדומה - כל אלה הם חומרים. דוגמאות מאפשרות לך לתפוס בצורה ברורה יותר את המהות של מושג זה.
הגוף הפיזי הוא מוצר שנוצר על ידי הטבע או האדם על בסיס תרכובות שונות. למשל, כוס היא גוף שעשוי מזכוכית, וגיליון הנייר הוא הגוף, שהוא עיסת או עץ מעובד.
כמובן, כל המולקולות שונות. מה שעומד בבסיס ההבדל ביניהם נקרא תכונותיהם - פיזיקליות, אורגנולפטיות וכימיות. הם נקבעים באמצעות שיטות מיוחדות, אשר לכל מדע יש משלו. זה יכול להיות שיטות מתמטיות, אנליטיות, ניסיוניות, אינסטרומנטליות ועוד רבות ומגוונות. לדוגמה, מדע הכימיה משתמש עבור כל חומר, או ליתר דיוק, לצורך זיהויו, מגיב שלו. הוא נבחר על סמך התכונות המבניות של המולקולה וחיזוי התכונות הכימיות. לאחר מכן הוא מאומת בניסוי, מאושר ומתוקן בבסיס התיאורטי.
סיווג של חומרים
החלוקה של תרכובות לקבוצות יכולה להתבסס על תכונות רבות ושונות. לדוגמה, מצב מצטבר. כולם יכולים להיות מארבעה סוגים לפי גורם זה:
- plasma;
- gas;
- נוזל;
- חומר גבישי (מוצק).
אם ניקח כבסיס תכונה "עמוקה" יותר, ניתן לחלק את כל החומרים ל:
- אורגני - מבוסס על שרשראות ומחזורים של אטומי פחמן ומימן;
- אינאורגני - כולם.
לפי הרכב היסודות, המשקפים את הנוסחאות של החומרים, כולם הם:
- פשוט - מסוג אחד של אטום כימי;
- complex - שני סוגים שונים או יותר של אלמנטים.
בתורו,פשוטים מחולקים למתכות ולא-מתכות. לתרכובות יש סוגים רבים: מלחים, בסיסים, חומצות, תחמוצות, אסטרים, פחמימנים, אלכוהול, חומצות גרעין וכן הלאה.
סוגים שונים של נוסחאות מורכבות
מהי תצוגה ויזואלית, כלומר גרפית, של חיבורים? כמובן, אלו נוסחאות של חומרים. הם שונים. בהתאם למין, גם המידע הכלול בהם על המולקולה שונה. אז יש אפשרויות כאלה:
- אמפירית, או מולקולרית. משקף את ההרכב הכמותי והאיכותי של החומר. הוא כולל את הסמלים של היסודות המרכיבים ואינדקס בפינה השמאלית התחתונה שלו, המראה את כמות האטום הזה במולקולה. לדוגמה, N2O, Na2SO4, AL2(SO4)3.
- גרפיקה אלקטרונית. נוסחה זו מציגה את מספר האלקטרונים הערכיים עבור כל יסוד המרכיב את התרכובת. לכן, לפי אפשרות זו, כבר ניתן לחזות כמה תכונות כימיות ופיזיקליות של חומרים.
- בכימיה אורגנית נהוג להשתמש בנוסחאות מבניות מלאות ומקוצרות. הם משקפים את סדר הקשר של אטומים במולקולות, בנוסף, הם מצביעים בבירור על השתייכותו של חומר למחלקה מסוימת של תרכובות. וזה מאפשר לך לקבוע במדויק את סוג המולקולה הספציפי ולחזות את כל האינטראקציות האופייניות לה.
לכן, סמליות כימית ונוסחאות מנוסחות נכון של תרכובות הן החלק החשוב ביותר בעבודה עם כל החומרים המוכרים. אלה היסודות התיאורטיים שאתה צריך לדעתכל סטודנט לכימיה.
נכסים פיזיים
מאפיין חשוב מאוד הוא התכונות הפיזיקליות המתבטאות של חומרים. מה שייך לקבוצה הזו?
- מצב מצטבר בתנאים שונים, כולל תנאים סטנדרטיים.
- טמפרטורות רתיחה, התכה, הקפאה, אידוי.
- מאפיינים אורגנולפטיים: צבע, ריח, טעם.
- מסיסות במים ובממיסים אחרים (אורגניים, למשל).
- צפיפות ונזילות, צמיגות.
- מוליכות חשמלית ותרמית, קיבולת חום.
- חדירות חשמלית.
- רדיואקטיביות.
- ספיגה ופליטות.
- השראות.
יש גם מספר אינדיקטורים שחשובים מאוד לרשימה מלאה המשקפת את תכונות החומרים. עם זאת, הם נמצאים בין פיזיקלי לכימי. זה:
- פוטנציאל אלקטרודה;
- סוג של סריג קריסטל;
- electronegativity;
- קשיות ושבירות;
- משיכות ומשיכות;
- volatility or volatility;
- השפעות ביולוגיות על אורגניזמים חיים (רעילים, חונקים, משתקים עצביים, ניטרליים, מועילים וכו').
לעיתים קרובות אינדיקטורים אלה מוזכרים בדיוק כאשר התכונות הכימיות של חומרים כבר נחשבות ישירות. עם זאת, אתה יכול גם לציין אותם בקטע הפיזי, וזה לא יהיה טעות.
מאפיינים כימיים של חומרים
קבוצה זו כוללתכל סוגי האינטראקציות האפשריות של המולקולה הנחשבת עם חומרים פשוטים ומורכבים אחרים. כלומר, אלו הן תגובות כימיות ישירות. עבור כל סוג של חיבור, הם ספציפיים בהחלט. עם זאת, מאפייני קבוצה נפוצים נבדלים עבור מחלקה שלמה של חומרים.
לדוגמה, כל החומצות מסוגלות להגיב עם מתכות לפי מיקומן בסדרה האלקטרוכימית של מתחי מתכת. כמו כן, כולם מאופיינים בתגובות נטרול עם אלקליות, אינטראקציה עם בסיסים בלתי מסיסים. עם זאת, חומצות גופריתיות וחנקתיות מרוכזות הן מיוחדות, שכן תוצרי האינטראקציה שלהן עם מתכות שונים מאלה המתקבלים כתוצאה מתגובות עם חברים אחרים בכיתה.
לכל חומר יש הרבה תכונות כימיות. מספרם נקבע על פי פעילות התרכובת, כלומר היכולת להגיב עם רכיבים אחרים. יש מאוד תגובתי, יש כמעט אינרטי. זהו אינדיקטור אינדיבידואלי לחלוטין.
חומרים פשוטים
אלה כוללים את אלה המורכבים מאותו סוג של אטומים, אבל ממספרים שונים. לדוגמה, S8, O2, O3, Au, N 2, P4, CL2, Ar ואחרים.
התכונות הכימיות של חומרים פשוטים מצטמצמות לאינטראקציה עם:
- metals;
- לא מתכות;
- מים;
- acids;
- אלקליים והידרוקסידים אמפוטריים;
- תרכובות אורגניות;
- מלחים;
- oxides;
- פרוקסידים ואנהידרידים ואחריםמולקולות.
שוב, יש לציין שזה מאפיין מאוד ספציפי לכל מקרה ספציפי. לכן, התכונות הפיזיקליות והכימיות של חומרים פשוטים נחשבות בנפרד.
חומרים מורכבים
קבוצה זו כוללת תרכובות שהמולקולות שלהן נוצרות על ידי שני יסודות כימיים שונים או יותר. המספר של כל אחד מהם יכול להיות שונה. להבנה, הנה כמה דוגמאות פשוטות:
- H3PO4;
- K3[Fe(CN)6];
- Cu(OH)2;
- LiF;
- AL2O3 ואחרים.
מכיוון שכולם שייכים לסוגים שונים של חומרים, אי אפשר לייחד מאפיינים פיסיקליים וכימיים משותפים לכולם. אלו מאפיינים ספציפיים, מוזרים ואינדיבידואליים בכל מקרה.
חומרים לא אורגניים
היום יש יותר מ-500 אלף מהם. יש גם פשוטים וגם מורכבים. בסך הכל, ניתן להבחין במספר סוגים עיקריים של תרכובות אנאורגניות, המייצגות את כל המגוון שלהן.
- חומרים פשוטים מתכות.
- תחמוצות.
- חומרים פשוטים שאינם מתכות.
- גזים אצילים או אינרטיים.
- Peroxides.
- Anhydrides.
- תרכובות מימן נדיפות.
- Hydrides.
- מלחים.
- חומצות.
- Foundations.
- תרכובות אמפוטריות.
לכל נציג של כל מחלקה יש סט משלו של פיזיתכונות כימיות המאפשרות להבחין בינו לבין תרכובות אחרות ולזהות אותו.
מאפיינים של חומרים אורגניים
אורגניקה היא ענף בכימיה העוסק בחקר תרכובות שאינן אורגניות ותכונותיהן. המבנה שלהם מבוסס על אטומי פחמן שיכולים להתחבר זה לזה במבנים שונים:
- רשתות ליניאריות ומסועפות;
- cycles;
- טבעות ארומטיות;
- הטרומחזורים.
אורגניזמים חיים מורכבים בדיוק מתרכובות כאלה, כי הבסיס לחיים הוא חלבונים, שומנים ופחמימות. כולם נציגים של חומרים אורגניים. לכן, המאפיינים שלהם מיוחדים. עם זאת, בכל מקרה, לא משנה על איזה סוג של מולקולה אנחנו מדברים, היא עדיין תתאפיין במערך מסוים של תכונות פיזיקו-כימיות שכבר הזכרנו בעבר.
מהו חומר חי?
חי הוא החומר שממנו מורכבת כל הביומסה של הפלנטה שלנו. כלומר, אותם אורגניזמים שמרכיבים את החיים על זה:
- חיידקים ווירוסים;
- simple;
- plants;
- animals;
- פטריות;
- אנשים.
מאחר והחלק העיקרי של התרכובות בהרכב של יצור חי הוא אורגני, דווקא אותם ניתן לשייך לקבוצת החומר החי. עם זאת, לא כולם. רק אלה שבלעדיהם קיומם של נציגי הביוספרה החיה בלתי אפשרי. אלו חלבונים, חומצות גרעין, הורמונים, ויטמינים, שומנים, פחמימות, חומצות אמינו ועוד. המונח "חומר חי" הוצגורנדסקי, מייסד הדוקטרינה של הביוספרה של הפלנטה.
מאפיינים של חומר חי:
- חזקת אנרגיה עם אפשרות לשינוי שלה;
- רגולציה עצמית;
- תנועה חופשית;
- חילופי דורות;
- מגוון קיצוני.
גבישים וחומרים מתכתיים
Crystalline מתייחס לכל התרכובות שיש להן סוג מסוים של מבנה סריג מרחבי. ישנן תרכובות עם סריג גביש אטומי, מולקולרי או מתכתי. בהתאם לסוג, גם המאפיינים של חומרים גבישיים שונים. תרכובות מוצקות אופייניות בצורה של גבישים מפוזרים דק או גס הם מלחים שונים.
ישנם גם חומרים פשוטים בעלי מבנה דומה, כמו יהלום או גרפיט, אבנים יקרות וחצי יקרות, מינרלים, סלעים. המאפיינים העיקריים שלהם:
- hardness;
- fragility;
- נקודות התכה ורתיחה ממוצעות.
עם זאת, כמו תמיד, ייתכן שכל מאפיין אינו מתאים לכולם.
תכונות מתכתיות של חומר מוצגות על ידי מתכות, הסגסוגות שלהן. עבורם, ניתן להבחין בקבוצה של מאפיינים משותפים:
- משיכות ומשיכות;
- נקודת רתיחה גבוהה, נקודת התכה;
- מוליכות חשמלית ותרמית;
- ברק מתכתי.
