สารเคมีอะไร? สารเคมี

เคมีเป็นศาสตร์แห่งสสาร คุณสมบัติ โครงสร้าง และการเปลี่ยนแปลงซึ่งกันและกัน

ในอดีต เคมีเกิดขึ้นเพื่อให้มนุษย์ได้รับสารที่จำเป็นต่อชีวิตของเขา เพื่อแก้ไขปัญหานี้จำเป็นต้องเรียนรู้วิธีการผลิตสารอื่นจากสารบางชนิดเช่น ดำเนินการเปลี่ยนแปลงคุณภาพสูง และเนื่องจากคุณภาพเป็นชุดของคุณสมบัติของสาร จึงจำเป็นต้องค้นหาว่าคุณสมบัติเหล่านี้ขึ้นอยู่กับอะไร นี่คือสาเหตุของการเกิดขึ้นของเคมีเชิงทฤษฎี

วิชาเคมีคือองค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบ ตลอดจนกฎที่ควบคุมปฏิกิริยาเคมีต่างๆ

ปฏิกิริยาเคมีเป็นกระบวนการของการก่อตัวของสารที่ซับซ้อนมากขึ้นจากสารที่ง่ายกว่า การเปลี่ยนผ่านของสารที่ซับซ้อนบางชนิดไปสู่สารอื่น ๆ และการสลายตัวของสารที่ซับซ้อนให้เป็นสารที่มีองค์ประกอบที่ง่ายกว่า

เคมีสมัยใหม่เกี่ยวข้องกับการได้รับสารที่มีคุณสมบัติที่กำหนดและระบุวิธีการควบคุมคุณสมบัติของสาร นี่คือปัญหาหลักของวิชาเคมีและหลักการสร้างระบบของเคมีในฐานะวิทยาศาสตร์

ขึ้นอยู่กับวัตถุ (สาร) ที่กำลังศึกษา เคมีมักจะแบ่งออกเป็นอนินทรีย์และอินทรีย์ เคมีเชิงฟิสิกส์ รวมถึงเคมีควอนตัม ไฟฟ้าเคมี อุณหพลศาสตร์เคมี และจลนศาสตร์เคมี มีส่วนร่วมในการอธิบายแก่นแท้ของปรากฏการณ์ทางเคมีและสร้างกฎทั่วไปบนพื้นฐานของหลักการทางกายภาพและข้อมูลการทดลอง เคมีเชิงวิเคราะห์และเคมีคอลลอยด์ก็เป็นส่วนที่เป็นอิสระเช่นกัน

การผสมผสานระหว่างเคมีกับวิทยาศาสตร์ธรรมชาติสนุกๆ อื่นๆ คือ ชีวเคมี ธรณีเคมี โฟโตเคมี ฯลฯ

เราเน้นย้ำว่าสสารมีอยู่ในรูปแบบทางกายภาพสองรูปแบบ - สสารและสนาม

สารคือวัตถุเคลื่อนที่ประเภทต่างๆ โดยมีมวลที่เหลือไม่เป็นศูนย์ สารทั้งหมดอยู่ในร่างกาย กระบวนการที่เกิดขึ้นในสารเคมีหรือในส่วนผสมของสารต่างๆ ถือเป็นปฏิกิริยาเคมี

เมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเกิดสารใหม่อยู่เสมอ ตัวอย่างเช่น การให้ความร้อนแมกนีเซียม (โลหะสีเงินสีขาว) ในออกซิเจนโมเลกุล (ก๊าซไม่มีสี) จะทำให้เกิดแมกนีเซียมออกไซด์ (ผงสีขาว):

ปฏิกิริยาเคมีมักมาพร้อมกับผลกระทบทางกายภาพเสมอ: การดูดซับและการปลดปล่อยพลังงานเช่นในรูปของการถ่ายเทความร้อน การเปลี่ยนแปลงสถานะการรวมตัวของรีเอเจนต์ การเปลี่ยนสีของส่วนผสมของปฏิกิริยา เป็นต้น โดยผลกระทบทางกายภาพเหล่านี้เองที่มักตัดสินความก้าวหน้าของปฏิกิริยาเคมี

ในกระบวนการทางเคมี (ปฏิกิริยาเคมี) สารใหม่จะได้มาด้วยคุณสมบัติที่แตกต่างจากรีเอเจนต์ แต่อะตอมขององค์ประกอบใหม่จะไม่เกิดขึ้น

เงื่อนไขสำหรับการเกิดกระบวนการทางเคมี ประการแรกคือปัจจัยทางอุณหพลศาสตร์ที่แสดงถึงลักษณะการพึ่งพาปฏิกิริยากับอุณหภูมิ ความดัน และเงื่อนไขอื่น ๆ ยิ่งไปกว่านั้น ธรรมชาติและโดยเฉพาะอย่างยิ่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับสภาวะจลน์ ซึ่งถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของตัวเร่งปฏิกิริยาและสารเติมแต่งอื่นๆ ต่อปฏิกิริยา เช่นเดียวกับอิทธิพลของตัวทำละลายและสภาวะอื่นๆ

ในวิชาเคมีจะแยกแยะสารที่ง่ายและซับซ้อนได้ สารเชิงเดี่ยวประกอบด้วยอะตอมของธาตุชนิดเดียว กล่าวคือ พวกเขาเป็นซิงเกิลตัน สารเชิงซ้อนประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบที่แกะสลักเช่น พวกมันมีหลายองค์ประกอบ สารเชิงซ้อนเรียกอีกอย่างว่าสารประกอบเคมี คำนี้หมายความว่าสารสามารถได้รับผ่านปฏิกิริยาเคมี สารประกอบจากสารอย่างง่าย - การสังเคราะห์ทางเคมี หรือแยกออกเป็นองค์ประกอบอิสระ (สารอย่างง่าย) โดยใช้ปฏิกิริยาการสลายตัวทางเคมี - การวิเคราะห์ทางเคมี

2Hg + O 2 = 2HgO

เคมีง่ายๆ

สารประกอบของสาร

2HgO = 2Hg + O2

เคมีง่ายๆ

สารประกอบของสาร

อนุภาคเคมีที่เล็กที่สุดซึ่งเป็นขีดจำกัดของการสลายตัวทางเคมีของสารใดๆ ก็คืออะตอม สารเชิงเดี่ยว (หากไม่ใช่อะตอมเดี่ยว เช่น ฮีเลียม He) จะสลายตัวเป็นอะตอมประเภทหนึ่ง ซึ่งเป็นสารเชิงซ้อน - เป็นอะตอม ประเภทต่างๆ. อะตอมเป็นสารเคมีที่แบ่งแยกไม่ได้

มวลของอะตอมประเภทต่าง ๆ อยู่ที่ประมาณ 10 -24 - 10 -22 กรัม ขนาด (เส้นผ่านศูนย์กลาง) ของอะตอมมีตั้งแต่ 1 * 10 -10 - 5 * 10 -10 ม. ดังนั้นอะตอมจึงถือเป็นอนุภาคเคมีที่เล็กที่สุด

องค์ประกอบทางเคมีคืออะตอมชนิดหนึ่งที่มีประจุนิวเคลียร์เป็นบวก องค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดแสดงอยู่ในตารางธาตุของ D.I. Mendeleev แต่ละองค์ประกอบมีเลขลำดับ (อะตอมมิก) ของตัวเองในระบบธาตุ ค่าเลขอะตอมขององค์ประกอบและค่าประจุของนิวเคลียสของอะตอมขององค์ประกอบเดียวกันจะเท่ากัน ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบทางเคมีคือกลุ่มของอะตอมที่มีเลขอะตอมเท่ากัน

ในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมี ปัจจุบันมีธาตุ 109 ธาตุที่มีเลขลำดับตั้งแต่ 1 ถึง 109 ในจำนวนนี้พบธาตุในธรรมชาติ 88 ธาตุ ธาตุเช่น เทคนีเชียม Tc, โพรมีเทียม Pm, แอสทาทีน At และแฟรนเซียม Fr ที่มีเลขลำดับ 43 61, 85, 87 และองค์ประกอบทั้งหมดที่อยู่ถัดจากยูเรเนียม U (หมายเลขซีเรียล 92) ได้รับการประดิษฐ์ขึ้นมาเป็นครั้งแรก

องค์ประกอบทางเคมีที่พบมากที่สุดในเปลือกโลกคือออกซิเจนและซิลิคอน องค์ประกอบเหล่านี้ร่วมกับองค์ประกอบอลูมิเนียม เหล็ก แคลเซียม โซเดียม โพแทสเซียม แมกนีเซียม ไฮโดรเจน และไทเทเนียม คิดเป็นมากกว่า 99% ของมวลเปลือกโลก (เปลือกโลกถูกมองว่าเป็นเปลือกโลก - แข็ง เปลือกโลกขยายออกไปได้ลึกถึง 17 กม. อุทกภาค - น้ำในทะเลและมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศ - เปลือกอากาศขยายไปถึงความสูงสูงสุด 15 กม.)

สารประกอบทางเคมีที่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุอย่างน้อยสองธาตุจะมีโมเลกุลเป็นส่วนประกอบที่เล็กที่สุด ได้แก่ กลุ่มอะตอมหรือไอออนที่เป็นกลางทางไฟฟ้า - อะตอมที่มีประจุไฟฟ้าหรือกลุ่มของอะตอม สารเคมีที่ซับซ้อนส่วนใหญ่ไม่ได้ประกอบด้วยโมเลกุล แต่เป็นไอออน ตัวอย่างเช่น เกลือทั้งหมดเป็นสารประกอบไอออนิก

ตัวอย่าง. โซเดียมคลอไรด์ NaCl ประกอบด้วย Na + และ Cl - ไอออน

สารประกอบเคมีเกิดขึ้นจากพันธะเคมี พันธะเคมีมีสามประเภทหลัก: โควาเลนต์ ไอออนิก และโลหะ

พันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นจากการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนซึ่งเท่ากันกับอะตอมทั้งสอง พันธะไอออนิกคือแรงดึงดูดระหว่างไอออนที่เกิดจากการกระจัดของคู่อิเล็กตรอนไปยังอะตอมตัวใดตัวหนึ่งโดยสมบูรณ์ พันธะโลหะเป็นพันธะระหว่างไอออนบวกในผลึกโลหะ ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการดึงดูดของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่อย่างอิสระทั่วทั้งผลึก

พันธะเคมีคือปฏิกิริยาที่ยึดอะตอมแต่ละอะตอมให้เป็นโมเลกุล ไอออน ผลึก เช่น ระดับโครงสร้างของการจัดวางเรื่องที่วิทยาศาสตร์เคมีศึกษา

ตามแนวคิดสมัยใหม่ ธรรมชาติของพันธะเคมีอธิบายได้ด้วยปฏิสัมพันธ์ของสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยอิเล็กตรอนและนิวเคลียสของอะตอมที่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของสารประกอบเคมี

องค์ประกอบทางเคมีแต่ละองค์ประกอบมีสัญลักษณ์ของตัวเอง สัญลักษณ์องค์ประกอบทางเคมีเป็นชื่อสากลสำหรับองค์ประกอบต่างๆ พวกมันถูกวางไว้ในตารางธาตุโดย D.I. เมนเดเลเยฟ. สัญลักษณ์สมัยใหม่สำหรับองค์ประกอบทางเคมีถูกนำมาใช้ในปี 1813 โดยนักเคมีชาวสวีเดน Berzelius

สารแต่ละชนิดถูกกำหนดโดยสูตรทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์

สูตรทางเคมีคือภาพขององค์ประกอบเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของสารโดยใช้สัญลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมี เช่นเดียวกับสัญลักษณ์ตัวเลข ตัวอักษร และสัญลักษณ์อื่นๆ ตัวอย่างเช่น สูตร H 2 O แสดงว่าน้ำมีธาตุไฮโดรเจน H และออกซิเจน O ในอัตราส่วน 2:1 ของอะตอม

ปฏิกิริยาเคมีใดๆ จะถูกเขียนในรูปของสมการปฏิกิริยาเคมี เช่น

2Na + Cl 2 = 2NaCl

การเลือกค่าสัมประสิทธิ์ในสมการของปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าผลรวมของอะตอมของแต่ละองค์ประกอบไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างปฏิกิริยาเคมี

คุณสมบัติที่สำคัญปฏิกิริยาเคมีเกิดจากการที่ปฏิกิริยาเกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน พลังงานส่วนใหญ่ที่ผลิตได้ในสังคมยุคใหม่มาจากปฏิกิริยาเคมี ส่วนใหญ่มาจากการเผาไหม้ถ่านหิน ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม และก๊าซธรรมชาติ

เพื่อให้กระบวนการทางเคมีดำเนินไปอย่างเหมาะสมที่สุด จำเป็นต้องรู้กฎทั่วไปที่กำหนดการเปลี่ยนแปลงของพลังงานในระหว่างปฏิกิริยาทางเคมีของสาร เพื่อสร้างความเชื่อมโยงระหว่างปรากฏการณ์และสรุปวัสดุทดลองในทางปฏิบัติทางเคมี วิธีเทอร์โมไดนามิกส์จึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย ก่อนที่จะนำเสนอพื้นฐานของอุณหพลศาสตร์เคมี เราจะพยายามกำหนดแนวคิดเบื้องต้นและวัตถุประสงค์ของการประยุกต์ใช้วิธีทางอุณหพลศาสตร์ ซึ่งก็คือ ระบบอุณหพลศาสตร์

ระบบเข้าใจว่าเป็นร่างกายหรือกลุ่มของร่างกายที่แยกออกจากจิตใจ สิ่งแวดล้อม. ลองจินตนาการว่าเราจำเป็นต้องหาความร้อนจากการเผาไหม้ของเบนซินเหลว การทดลองดำเนินการในระเบิดความร้อนซึ่งถือได้ว่าเป็นระบบ

ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ที่กำลังพิจารณา ระบบอาจมีความซับซ้อนและมีขนาดแตกต่างกัน แต่จะต้องประกอบด้วยอนุภาคจำนวนมากเสมอ เช่น มองด้วยตาเปล่า เฉพาะระบบที่มองเห็นด้วยตาเปล่าเท่านั้นที่สามารถทำงานได้โดยใช้แนวคิดต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน ความร้อน และอื่นๆ ขึ้นอยู่กับลักษณะของปฏิสัมพันธ์ของระบบต่าง ๆ กับสิ่งแวดล้อม พวกมันถูกแบ่งออกเป็นระบบเปิด ปิด และแยกออกจากกัน

ระบบเปิดคือระบบที่สามารถแลกเปลี่ยนพลังงานและสสารกับสิ่งแวดล้อมได้ ตัวอย่างเช่น แก้วที่มีสารละลายน้ำตาลถือได้ว่าเป็นระบบเปิด ผลจากการระเหยของน้ำทีละน้อยจากสารละลายสู่สิ่งแวดล้อมและการแลกเปลี่ยนความร้อน ทั้งมวลของระบบและพลังงานจะเปลี่ยนไป

ระบบปิดคือระบบที่ไม่มีการแลกเปลี่ยนสสารกับสิ่งแวดล้อม แต่สามารถแลกเปลี่ยนพลังงานกับสิ่งแวดล้อมได้ ตัวอย่างของระบบดังกล่าวคือ สารละลายน้ำตาลที่วางอยู่ในแก้วที่ปิดด้วยจุก เมื่อปิดแก้วด้วยจุก กระบวนการในสารละลายจะดำเนินการที่ปริมาตรคงที่ หากอุณหภูมิของสารละลาย T 1 แตกต่างจากอุณหภูมิ T 2 ของสภาพแวดล้อมดังนั้นเมื่อ T 1 มากกว่า T 2 พลังงานส่วนหนึ่งจากสารละลายจะถูกถ่ายโอนไปยังสิ่งแวดล้อมและในทางกลับกันเมื่อ T 1 คือ น้อยกว่า T 2 พลังงานของระบบจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนพลังงานบางส่วนจากสิ่งแวดล้อมไปเป็นสารละลาย มวลของระบบจะไม่เปลี่ยนแปลง

ระบบแยกส่วนคือระบบที่มีปริมาตรคงที่และไม่แลกเปลี่ยนพลังงานและสสารกับสิ่งแวดล้อม ระบบประเภทนี้จะรวมถึงสารละลายน้ำของน้ำตาลที่วางอยู่ในภาชนะปิด ผนังที่ทำจากวัสดุฉนวนความร้อนในอุดมคติ แนวคิดของ "ระบบแยก" เป็นแนวคิดในอุดมคติ (นามธรรม) เนื่องจากในทางปฏิบัติไม่มีวัสดุใดที่จะไม่นำความร้อนเลย

ระบบอาจเป็นเนื้อเดียวกัน (เนื้อเดียวกัน) หรือต่างกัน (ต่างกัน)

ระบบเรียกว่าเป็นเนื้อเดียวกันหากประกอบด้วยเฟสเดียว ระบบที่ต่างกันจำเป็นต้องมีหลายขั้นตอน

ชุดของคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพทั้งหมดของระบบเรียกว่าสถานะของระบบ คุณสมบัติเหล่านั้นมักจะได้รับการพิจารณา ซึ่งสามารถแสดงออกมาได้ไม่ซ้ำกันในแง่ของฟังก์ชันอุณหภูมิ ความดันและความเข้มข้นของสารในระบบ คุณสมบัติดังกล่าวเรียกว่าอุณหพลศาสตร์ (ความจุความร้อน พลังงานภายใน เอนทาลปี ฯลฯ) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของคุณสมบัติทั่วไป (ทางกายภาพและเคมี) ของระบบ สำหรับ คำอธิบายแบบเต็มสถานะของระบบก็เพียงพอที่จะทราบคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์จำนวนน้อยที่สุดซึ่งถูกกำหนดได้ง่ายที่สุดจากการทดลอง (ความดัน P, ปริมาตร V, อุณหภูมิ T และความเข้มข้น (C 1) ของส่วนประกอบ) พารามิเตอร์สถานะระบบมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันโดยความสัมพันธ์ที่เรียกว่าสมการสถานะ หากระบบประกอบด้วยสารตัวเดียวและความดัน ปริมาตรและอุณหภูมิจะถูกเลือกเป็นพารามิเตอร์ จากนั้นจึงใช้สมการของสถานะ ปริทัศน์สามารถเขียนได้ดังนี้:

สำหรับแบบจำลองก๊าซในอุดมคติ n สมการของสถานะคือสมการ Mendeleev-Clapeyron:

การนำแนวคิดพื้นฐานมาใช้ ให้เราพิจารณาพลังงานของกระบวนการทางเคมี

หัวข้อที่ 2 บทบาทของเคมีในการพัฒนาสังคม

2.1. ระบบความรู้สมัยใหม่ในสาขาเคมี

แนวคิดพื้นฐานและกฎเคมี ระดับการจัดระเบียบของสสารที่ศึกษาในวิชาเคมี: อะตอม องค์ประกอบทางเคมี ไอออน โมเลกุล สารเคมี กฎหมายเป็นระยะและความสำคัญของมันสำหรับ วิทยาศาสตร์สมัยใหม่

องค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดถูกจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบในตารางธาตุ ในปี พ.ศ. 2412 D. Mendeleev ค้นพบครั้งแรกว่าคุณสมบัติบางอย่างขององค์ประกอบเกิดขึ้นซ้ำเป็นระยะ กล่าวคือ องค์ประกอบในคอลัมน์เดียวกัน (กลุ่ม) ของตารางธาตุมีคุณสมบัติคล้ายกัน สมาชิกของกลุ่มเดียวกันในตารางมีจำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกนอกของอะตอมเท่ากัน และก่อให้เกิดพันธะประเภทเดียวกัน ซึ่งโดยปกติจะมีเวเลนซ์เท่ากัน ก๊าซเฉื่อยที่มีเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกเต็มอยู่จะไม่ก่อให้เกิดพันธะเลย ดังนั้นตารางธาตุจึงสะท้อนถึงความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับพันธะเคมีและพฤติกรรมทางเคมี นอกจากนี้ยังทำให้สามารถทำนายการมีอยู่ขององค์ประกอบใหม่ได้ ซึ่งหลายองค์ประกอบถูกค้นพบหรือสังเคราะห์ในภายหลัง

สารเคมีในธรรมชาติ: เรียบง่ายและซับซ้อน อินทรีย์และอนินทรีย์ น้ำมันและก๊าซธรรมชาติเป็นแหล่งของสารอินทรีย์

น้ำมันและก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลหลักที่สำคัญที่สุด บ่อแรกสำหรับการผลิตน้ำมันถูกเจาะในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 ด้วยการประดิษฐ์รถยนต์ เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนนี้จึงเริ่มถูกนำมาใช้เป็นแหล่งน้ำมันเบนซิน ตั้งแต่นั้นมา น้ำมันและผลิตภัณฑ์ต่างๆ ได้ถูกนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงให้ความร้อนสำหรับทางบก อากาศ และ การขนส่งทางทะเลสำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและเป็นแหล่งผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมและน้ำมันหล่อลื่น น้ำมันถูกสกัดจากบ่อเจาะ และขนส่งทางท่อหรือเรือบรรทุกไปยังโรงกลั่น และถูกแปลงเป็นเชื้อเพลิงและปิโตรเคมี น้ำมันและก๊าซธรรมชาติที่ผลิตขึ้นส่วนใหญ่ใน ซาอุดิอาราเบียสหรัฐอเมริกาและรัสเซีย ปัจจุบันคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 60% ของการใช้พลังงานทั่วโลก ด้วยอัตราการใช้น้ำมันในปัจจุบัน ปริมาณสำรองที่ทราบจะหมดลงในช่วงกลางศตวรรษที่ 21

ที่มักพบในน้ำมันดิบคือก๊าซธรรมชาติ ซึ่งเป็นไฮโดรคาร์บอนที่ประกอบด้วยมีเทนและอีเทนเป็นหลัก ก๊าซธรรมชาติถูกสกัดจากบ่อน้ำแล้วขนส่งในสถานะก๊าซธรรมชาติผ่านทางท่อหรือหลังจากถูกทำให้เป็นของเหลวโดยการทำความเย็นในเรือบรรทุกน้ำมัน ก๊าซเหลวครอบครองประมาณ 1/600 ของปริมาตรของผลิตภัณฑ์ก๊าซ การใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นแหล่งพลังงานมีเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

การจำแนกประเภทและคุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานของสารอินทรีย์และ สารประกอบอนินทรีย์

สารประกอบอินทรีย์คือไฮโดรคาร์บอน เนื่องจากความสามารถของอะตอมคาร์บอนในการสร้างพันธะเคมีซึ่งกันและกันและด้วยอะตอมขององค์ประกอบส่วนใหญ่จำนวนสารประกอบอินทรีย์จึงมีขนาดใหญ่มากและเกิน 4 ล้าน พวกมันโดดเด่นด้วยความสามารถในการรับการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนและหลากหลายการศึกษา ซึ่งเป็นวิชาเคมีอินทรีย์ สารประกอบอินทรีย์ตามธรรมชาติ เช่น กรดนิวคลีอิก โปรตีน ไขมัน ฮอร์โมน วิตามิน มีบทบาทสำคัญในการสร้างและการทำงานของพืชและสิ่งมีชีวิต

คุณสมบัติของสารประกอบอินทรีย์ขึ้นอยู่กับจำนวนกลุ่ม CH 2 ในห่วงโซ่คาร์บอน (เช่น มีเทน CH 4, อีเทน C 2 H 6, โพรเพน C 3 H 8 เป็นต้น)

สารประกอบอนินทรีย์ ได้แก่ โลหะผสม แร่ธาตุ เกลือ กรด ด่าง ในการสังเคราะห์สารประกอบอนินทรีย์จะใช้วิธีการมีอิทธิพลทางกายภาพ - อุณหภูมิและความดันสูงพิเศษ, อัลตราซาวนด์, การสั่นสะเทือน, การแผ่รังสีแสงที่รุนแรง, สนามแม่เหล็ก, คลื่นกระแทกและแรงเหวี่ยง มักใช้อุณหภูมิต่ำและต่ำมาก สุญญากาศลึกเป็นพิเศษ และการศึกษากระบวนการภายใต้สภาวะไร้น้ำหนัก

สารละลายที่เป็นน้ำและไม่ใช่น้ำ

น้ำเป็นตัวทำละลายที่ดีเยี่ยมสำหรับสารหลายชนิด นี่เป็นเพราะความสามารถของโมเลกุลในการสร้างพันธะเคมีกับโมเลกุลอื่น ๆ ตัวทำละลายที่ไม่มีน้ำ เช่น อะซีโตไนไตรล์หรือกรดอะซิติก ก็ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเช่นกัน

ปฏิกิริยาเคมีหลายอย่างเกิดขึ้นในสารละลายของเหลวรวมถึง เทคนิคและความสำคัญ ตัวทำละลายคือส่วนประกอบที่มีความเข้มข้นสูงกว่าความเข้มข้นของส่วนประกอบอื่น ตัวทำละลายจะคงสถานะไว้เมื่อมีการสร้างสารละลาย จุดเดือดของสารละลายสูงกว่าจุดเดือดของตัวทำละลาย และจุดเยือกแข็งของสารละลายต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของตัวทำละลายบริสุทธิ์

สารละลายที่สร้างสมดุลระหว่างการละลายและการก่อตัว (การตกตะกอน การตกผลึก) ของสารเรียกว่าอิ่มตัว และความเข้มข้นของสารละลายดังกล่าวเรียกว่าความสามารถในการละลาย ความสามารถในการละลายได้รับอิทธิพลจากธรรมชาติของตัวทำละลาย สำหรับสารประกอบอินทรีย์ สารจะละลายได้ดีกว่าในตัวทำละลายที่มีลักษณะทางเคมีคล้ายคลึงกัน เช่น ไฮโดรคาร์บอนในตัวทำละลายไฮโดรคาร์บอน

โครงสร้างและคุณสมบัติเฉพาะของน้ำ

น้ำเป็นสารประกอบทางเคมีที่ง่ายที่สุดและเป็นสารที่พบได้มากที่สุดในโลก มันมาพร้อมกับทุกช่วงเวลาของชีวิตของเรา แต่เรารู้หรือไม่ว่าองค์ประกอบที่น่าทึ่งนี้เก็บความลับอะไรไว้ มันมาจากไหน ใครเป็นผู้มอบมันให้กับโลกของเรา และเพราะเหตุใด

น้ำเป็นมากกว่าสสารทางกายภาพ แนวคิดเรื่องชีวิตเกี่ยวข้องกับน้ำ ไม่มีอะไรที่นุ่มและยืดหยุ่นได้มากไปกว่าน้ำ แต่มันลับหินให้คมและตัดหินที่แข็งที่สุดได้ น้ำมีคุณสมบัติทางกายภาพ แต่ไม่มีนักวิทยาศาสตร์เพียงคนเดียวที่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมความหนาแน่นของน้ำจึงเพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์และลดลงที่อุณหภูมิบวก สารใดๆ จะหดตัวเมื่อเย็นลง แต่ในทางกลับกัน น้ำจะขยายตัว เมื่ออยู่ในรูขุมขนและเส้นเลือดฝอย น้ำสามารถสร้างแรงกดดันมหาศาลได้ ตัวอย่างเช่นในเมล็ดพืชในขณะที่งอกจะสามารถเข้าถึง 400 บรรยากาศ นั่นคือสาเหตุที่ต้นอ่อนทะลุแอสฟัลต์ได้ง่าย

จนถึงขณะนี้ วิทยาศาสตร์ยังไม่รู้ว่าเหตุใดน้ำจึงสามารถดำรงอยู่ในสามสถานะได้ เหตุใดน้ำจึงมีแรงตึงผิวสูงสุด เหตุใดน้ำจึงเป็นตัวทำละลายที่ทรงพลังที่สุดในโลก และวิธีที่น้ำสามารถขึ้นมาบนลำต้นของต้นไม้ใหญ่ เอาชนะแรงกดดันนับสิบได้ บรรยากาศ การทดลองจำนวนมากในประเทศต่างๆ นำไปสู่การค้นพบว่าน้ำมีความทรงจำ มันรับรู้และบันทึกผลกระทบใด ๆ ที่เกิดขึ้นในพื้นที่โดยรอบ ด้วยการพิมพ์ข้อมูล น้ำจึงได้รับคุณสมบัติใหม่ในขณะเดียวกัน องค์ประกอบทางเคมี(H 2 O) ยังคงเหมือนเดิม ปรากฎว่าโครงสร้างของน้ำคือ การจัดระเบียบโมเลกุลมีความสำคัญมากกว่าองค์ประกอบทางเคมีมาก

ช่วงเวลาที่มีอิทธิพลมากที่สุดต่อน้ำคืออารมณ์ของมนุษย์ (บวกหรือลบ) การศึกษาจำนวนมากได้เผยให้เห็นว่าคลื่นแห่งความรัก ความอ่อนโยน และความห่วงใยได้รวมโมเลกุลเข้าด้วยกันเป็นส่วนผสม (ดอกไม้) ที่เข้มงวดและสวยงาม และในทางกลับกัน ความกลัว ความก้าวร้าว และความเกลียดชังได้ก่อให้เกิดการเชื่อมต่อที่ขาดรุ่งริ่งและไร้รูปแบบ การเปลี่ยนแปลงที่มีทิศทางเดียวกันอย่างชัดเจนเกิดขึ้นในโครงสร้างของน้ำเมื่อสัมผัสกับดนตรีของ Bach, Mozart, Beethoven เป็นครั้งแรก และจากนั้นก็พบกับเพลงเฮฟวีร็อคและเสียงที่คล้ายกันซึ่งเกิดจากจิตวิญญาณที่คลุมเครือ

ความรักจะเพิ่มพลังงานของน้ำและสร้างโครงสร้าง ในขณะที่ความก้าวร้าวจะลดน้ำลงอย่างรวดเร็ว นั่นคือเหตุผลว่าทำไมน้ำที่มีโครงสร้างจึงเป็นประโยชน์สูงสุดต่อทุกชีวิตบนโลก ในธรรมชาติ แม่น้ำและลำธารไหลไปตามเตียงโค้งเรียบ ในขณะที่น้ำในบ้านซึ่งเอาชนะมุมขวาหลายมุมจะสูญเสียพลังงานส่วนใหญ่ไป โครงสร้างน้ำในร่างกายของแต่ละคนจะเหมือนกันกับโครงสร้างน้ำที่เกิด

ในทุกศาสนาของโลก (ศาสนาคริสต์ อิสลาม ยูดาย) เป็นเรื่องปกติที่จะอ่านคำอธิษฐานก่อนรับประทานอาหารหรืออวยพรอาหารในวันหยุดทางศาสนา ปรากฎว่าความถี่การสั่นสะเทือนของการสวดมนต์ในภาษาใด ๆ คือ 8 เฮิรตซ์ ซึ่งสอดคล้องกับความถี่การสั่นสะเทือนของสนามแม่เหล็กโลก ดังนั้นคำแนะนำ - อย่านั่งที่โต๊ะด้วยความคิดที่ไม่ดีและอย่ากินอาหารในสภาวะที่ไม่ดี (ในกรณีนี้จะเป็นพิษ) และควรดื่มน้ำเพื่อทำความสะอาดจะดีกว่า ใครก็ตามที่ส่งความคิดเชิงลบจะก่อให้เกิดมลพิษต่อน้ำของตนเอง ซึ่งคิดเป็น 75-90% ของร่างกาย และก่อให้เกิดประจุลบ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมอาชญากรรมร้ายแรงส่วนใหญ่จึงเกิดขึ้นในพื้นที่ที่ผู้คนมักใช้ภาษาหยาบคายมากที่สุดไม่ใช่หรือ?

ในญี่ปุ่น พวกเขาทำการทดลองและพบว่าน้ำมีปฏิกิริยาต่อถ้อยคำที่มีเนื้อหาทางศาสนา จนกลายเป็นผลึกที่สวยงามและมีรูปทรงที่ถูกต้อง ปฏิกิริยาเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อคำว่า: ความรัก ความหวัง จิตวิญญาณ ถูกนำไปใช้กับถ้วยน้ำในห้องปฏิบัติการ ตามที่นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นกล่าวไว้ ซึ่งหมายความว่าแนวคิดเกี่ยวกับธรรมชาติของเรานั้นสอดคล้องกับทุกศาสนา อย่างไรก็ตาม ด้วยคำว่า "ฉันเกลียดคุณ" "คุณรังเกียจฉัน" ทำให้เกิดการเชื่อมต่อที่น่าเกลียดและขาดหาย

การทดลองหลายครั้งเพื่อค้นหาคำที่มีประโยชน์ต่อน้ำมากที่สุดแสดงให้เห็นว่าคำนี้ไม่ใช่คำเดียว แต่เป็นการรวมกันของสองคำ: รักและ ความกตัญญู.

น้ำจืดมีสัดส่วนน้อยกว่า 1% ของปริมาณสำรองทั้งหมด ผู้คนมากกว่า 1 พันล้านคนบนโลกไม่สามารถเข้าถึงน้ำดื่มที่ปลอดภัยได้ หากสถานการณ์นี้ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง น้ำอาจกลายเป็นสาเหตุของความขัดแย้งระหว่างประเทศ ตอนนี้พวกเขากำลังต่อสู้เพื่อน้ำมันและก๊าซ แต่พวกเขาจะต่อสู้เพื่อน้ำ น้ำกำลังได้รับสถานะของทรัพยากรสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งเริ่มปรากฏในการเจรจาระหว่างประเทศต่างๆ

ดังนั้นเราจึงได้ข้อสรุปสองประการ ประการแรก น้ำจะต้องได้รับการปกป้องในฐานะทรัพย์สินที่มีค่าที่สุดของธรรมชาติ และประการที่สอง เราแต่ละคนมีหยดน้ำจากมหาสมุทรอันบริสุทธิ์ และทุกการกระทำ ความคิด คำพูด และอารมณ์ของเราจะถูกจดจำด้วยน้ำ!

ดัชนีไฮโดรเจน (pH) เป็นตัววัดความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อม

หนึ่งในตัวชี้วัดหลักที่สุขภาพของเราขึ้นอยู่กับคือความสมดุลของกรดเบสหรือค่า pH ค่า pH ปกติคือ 7.41 แม้แต่ความสมดุลของกรด-เบสที่ลดลงเล็กน้อยต่อความเป็นกรดก็ทำให้กิจกรรมของกระบวนการภายในเซลล์ลดลงอย่างรวดเร็ว อวัยวะและระบบของร่างกายเริ่มทำงานภายใต้ความเครียดอย่างมาก สุขภาพเสื่อมถอย และสมรรถภาพลดลง ไม่เช่นนั้นยิ่งสิ่งสกปรกในร่างกายมากเท่าไร ระบบภูมิคุ้มกันก็จะยิ่งอ่อนแอลงเท่านั้น

อาหารสัตว์ออกซิไดซ์ และอาหารจากพืชทำให้ร่างกายมีความเป็นด่างสูงถึง 80% ยิ่งสภาพแวดล้อมของร่างกายเป็นกรดมากขึ้นเท่าใด จุลินทรีย์ เชื้อรา และไวรัสที่ทำให้เกิดโรคก็จะยิ่งถูกกระตุ้นมากขึ้นเท่านั้น เมื่อวางในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด พวกมันจะเริ่มพัฒนาอย่างรวดเร็ว และวางในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง พวกมันจะตาย สรุป - กินผักผลไม้มากขึ้น และอาหารจากสัตว์น้อยลง (เนื้อ ปลา ไข่ นม) ดังนั้นค่า pH จึงทำหน้าที่เป็นตัววัดความแรงของกรดหรือเบส การเบี่ยงเบนของค่า pH จากบรรทัดฐานอย่างมีนัยสำคัญทำให้การทำงานของร่างกายหยุดชะงัก ค่า pH ของดินมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อผลผลิต และค่า pH ของน้ำมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อระบบนิเวศของอ่างเก็บน้ำ

แนวคิดเรื่องความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต (MPC)

ของเสีย การผลิตภาคอุตสาหกรรมก่อให้เกิดมลพิษทั้งทางบก น้ำ และอากาศ ปริมาณสูงสุดของสารอันตรายต่อหน่วยปริมาตรหรือมวล ซึ่งเมื่อได้รับสารทุกวันเป็นเวลาไม่จำกัด จะไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่เจ็บปวดในร่างกาย และการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่ไม่พึงประสงค์ในลูกหลาน ถือเป็นความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต (MAC) สำหรับสารแต่ละชนิด ระดับ MPC ของตัวเองนั้นได้รับการกำหนดอย่างถูกต้องตามกฎหมาย และ MPC ของสารชนิดเดียวกันจะแตกต่างกันสำหรับวัตถุด้านสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น สำหรับตะกั่วและสารประกอบอินทรีย์ในน้ำอ่างเก็บน้ำสำหรับใช้ในครัวเรือน การดื่ม และการเพาะเลี้ยง MPC คือ 0.005 มก./ลิตร ในอากาศในโรงงานอุตสาหกรรม - 0.01 มก./ลบ.ม. และในบรรยากาศ - 0.007 มก./ลบ.ม. ม3 .

การติดตามและวินิจฉัยสภาวะแวดล้อมด้วยการวิเคราะห์ทางเคมี

อากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซที่ประกอบเป็นชั้นบรรยากาศของโลก ที่สำคัญที่สุดคือไนโตรเจน (78%) และออกซิเจน (21%) อากาศยังมีอาร์กอน นีออน ฮีเลียม มีเทน และก๊าซอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย ไอน้ำ โอโซน และคาร์บอนมอนอกไซด์มีความเข้มข้นแปรผัน อากาศยังมีแอมโมเนียและไฮโดรเจนซัลไฟด์อยู่เล็กน้อย ก๊าซทั้งหมดนี้มีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตและสุขภาพของมนุษย์ ไอน้ำเป็นแหล่งสำคัญของการตกตะกอน คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO 2) จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงและรังสีอินฟราเรด

โอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์ (ชั้นบรรยากาศซึ่งอยู่ที่ระดับความสูง 10 ถึง 50 กม. เรียกว่าชั้นโอโซน) เป็นตัวกรองชนิดหนึ่งจากรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์ อย่างไรก็ตามในระดับพื้นดินเป็นองค์ประกอบหลักของหมอกควัน - ละอองควันหมอกและฝุ่นที่เกิดขึ้นในบรรยากาศของเมืองอุตสาหกรรม ผู้อยู่อาศัยแต่ละคน โดยเฉพาะในเมืองใหญ่ ต่างรู้สึกว่าอากาศมีมลภาวะอันเนื่องมาจากมลพิษทางรถยนต์หรือทางอุตสาหกรรม

เพื่อลดผลกระทบด้านลบต่อสุขภาพของผู้คน: ข้อกำหนดสำหรับองค์ประกอบของก๊าซไอเสียจากยานพาหนะมีความเข้มงวดมากขึ้น (คุณภาพของเชื้อเพลิงได้รับการปรับปรุงและระบบการเผาไหม้เชื้อเพลิงกำลังได้รับการปรับปรุง) ถูกโอน สถานประกอบการอุตสาหกรรมเกินขอบเขตเมือง ขยะอุตสาหกรรมและขยะในครัวเรือน ฯลฯ จะถูกรวบรวมจากส่วนกลาง

นักฟิสิกส์และโดยเฉพาะนักเคมีต้องทำงานในความมืด โดยไม่รู้ถึงอนุภาคภายในที่ไม่ไวต่อความรู้สึกของโครงสร้าง

เอ็ม.วี. โลโมโนซอฟ

ตอนนี้ องค์ประกอบทางเคมีเป็นสารที่อะตอมทุกอะตอมมีประจุนิวเคลียร์เท่ากัน

แม้ว่าจะมีมวลต่างกันก็ตาม ผลก็คือน้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบไม่ได้แสดงเป็นจำนวนเต็ม

โมเลกุลยังคงเรียกว่าอนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่กำหนดคุณสมบัติของสารและสามารถดำรงอยู่ได้โดยอิสระ อย่างไรก็ตาม โมเลกุลในปัจจุบันยังรวมถึงระบบกลไกควอนตัมอื่นๆ ที่หลากหลายด้วย (ไอออนิก ผลึกเดี่ยวอะตอมมิก โพลีเมอร์ และโมเลกุลขนาดใหญ่อื่นๆ) อย่างหลังมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับโครงสร้างจากมุมมองของแนวทางระบบ ซึ่งอยู่ภายใต้ โครงสร้างบ่งบอกถึงการเชื่อมต่อและการโต้ตอบที่ได้รับคำสั่งระหว่างองค์ประกอบของระบบด้วยเหตุนี้จึงมีคุณสมบัติครบถ้วนใหม่เกิดขึ้น ในระบบเคมี เช่น โมเลกุล ลักษณะเฉพาะของอันตรกิริยาของอะตอมที่เป็นส่วนประกอบจะเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติของโมเลกุล

เคมีศึกษากระบวนการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลระหว่างปฏิกิริยาและเมื่อสัมผัสกับปัจจัยภายนอก (ความร้อน แสง กระแสไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก) ในระหว่างที่เกิดพันธะเคมีใหม่ ภายใต้ พันธะเคมีเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมซึ่งแสดงออกในการสร้างโครงร่างบางอย่างของอะตอมโดยแยกโมเลกุลประเภทหนึ่งออกจากที่อื่น พันธะเคมีก่อให้เกิดปฏิกิริยาระหว่างเปลือกอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม หากการกำหนดค่าอะตอมเข้ากัน โครงสร้างโค้งมนเดี่ยวจะปรากฏขึ้น ซึ่งค่อนข้างใหญ่กว่าอะตอมแต่ละอะตอมเมื่อก่อน ส่งผลให้โมเลกุลอิ่มตัว และแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเติมอะตอมอื่นลงไป เช่น พันธะเคมีมีความอิ่มตัว ด้วยการแนะนำแนวคิดเรื่องวาเลนซี จึงเริ่มอธิบายโครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมีของโมเลกุล พันธะเคมีที่พบมากที่สุดสี่ประเภท ได้แก่ ไอออนิก โควาเลนต์ โลหะ และไฮโดรเจน พันธะเคมีที่เกิดขึ้นจากการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนที่มีร่วมกันกับอะตอมที่มีปฏิสัมพันธ์เรียกว่าพันธะโควาเลนต์ เรียกว่าพันธะเคมีตามปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตของไอออน อิออนเรียกว่าพันธะเคมีที่เกิดจากการแบ่งปันเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมทั้งหมดในคริสตัล

โลหะ.พันธะเคมีที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลเชิงขั้วซึ่งหนึ่งในนั้นคือไฮโดรเจนเรียกว่า ไฮโดรเจนพันธะเคมีสามารถพิจารณาได้จากมุมมองของการแปลงพลังงาน: หากเมื่อสร้างโมเลกุลขึ้น พลังงานของมันจะน้อยกว่าผลรวมของพลังงานของอะตอมที่แยกออกมาเป็นส่วนประกอบ มันก็สามารถดำรงอยู่ได้ กล่าวคือ พันธะของมันเสถียร

สารแต่ละชนิดมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีบางประการ เมื่อสารธรรมดาเข้าสู่ปฏิกิริยาเคมีและก่อตัวเป็นสารใหม่ จะสูญเสียคุณสมบัติส่วนใหญ่ไป ตัวอย่างเช่น เหล็กเมื่อรวมกับกำมะถัน จะสูญเสียความแวววาวของโลหะ ความอ่อนตัว สมบัติทางแม่เหล็ก ฯลฯ ด้วยเหตุนี้ เหล็กซัลไฟด์จึงไม่มีธาตุเหล็กอย่างที่เราทราบกันดีในรูปของสารธรรมดา แต่เนื่องจากเหล็กที่เป็นโลหะสามารถได้รับจากเหล็กซัลไฟด์ (FeS) ได้อีกครั้งโดยใช้ปฏิกิริยาเคมี พวกเขากล่าวว่าองค์ประกอบของเหล็กซัลไฟด์รวมถึงธาตุเหล็กด้วย ซึ่งหมายถึงวัสดุที่ใช้ประกอบเหล็กที่เป็นโลหะ ในทำนองเดียวกันไฮโดรเจน (H) และออกซิเจน (O) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของน้ำจะถูกบรรจุอยู่ในน้ำที่ไม่อยู่ในรูปของก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจนที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัว แต่อยู่ในรูปแบบขององค์ประกอบ - ไฮโดรเจนและออกซิเจน หากธาตุเหล่านั้นอยู่ใน "สถานะอิสระ" ซึ่งไม่มีความเกี่ยวข้องทางเคมีกับธาตุอื่นใด ธาตุเหล่านั้นก็จะก่อตัวเป็นสารธรรมดา

เป็นเวลานานแล้วที่ไม่มีการแบ่งแยกระหว่างธาตุกับสสารเชิงเดี่ยว แนวคิดเรื่อง "ธาตุ" เป็นศัพท์ทางวิทยาศาสตร์ถูกใช้ครั้งแรกโดยอาร์. บอยล์ในปี ค.ศ. 1661 นับตั้งแต่สมัยบอยล์ ธาตุได้รับการพิจารณาว่าสารธรรมดาใดๆ ก็ตามที่สามารถได้รับมาอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของสารเชิงซ้อน แต่ไม่ใช่ สามารถสลายตัวไปเป็นสารที่ง่ายกว่าได้อีก

ทฤษฎี phlogiston ของการเกิดออกซิเดชันของโลหะก็ข้องแวะโดยการทดลองหลายครั้งของ M.V. Lomonosov ตามทฤษฎีนี้ กระบวนการออกซิเดชันของโลหะถือเป็นปฏิกิริยาการสลายตัว โลหะถือเป็นสารที่ซับซ้อน และสเกลนั้นง่าย เช่น เหล็ก - สเกล + โฟลจิสตัน

M.V. Lomonosov ได้ทำการทดลองในการโต้กลับแบบปิดผนึกพบว่ามวลของภาชนะที่มีเหล็กเผาจะไม่เปลี่ยนแปลงหากชั่งน้ำหนักโดยไม่ต้องเปิด นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส A. Lavoisier ยังแสดงให้เห็นว่าการเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาของสารที่รวมกับออกซิเจนในอากาศ Lavoisier นำเคมีทั้งหมดที่ยืนอยู่บนหัวของเขามาสู่เท้าของเขา

ต้นศตวรรษที่ 19วี. ถูกทำเครื่องหมายด้วยการค้นพบรูปแบบเชิงปริมาณใหม่ การพัฒนาทฤษฎีอะตอม-โมเลกุลทำให้ดาลตันสามารถหยิบยกสมมติฐานอะตอมและแนะนำแนวคิดเกี่ยวกับน้ำหนักอะตอมสัมพัทธ์ขององค์ประกอบทางเคมี และกำหนดน้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบบางชนิด ตามข้อมูลของดาลตัน องค์ประกอบสามารถกำหนดได้ว่าเป็นประเภทของอะตอมที่มีลักษณะเฉพาะด้วยน้ำหนักอะตอมที่แน่นอน และสารเชิงเดี่ยวประกอบด้วยอะตอมบางประเภท ดังนั้น สารเชิงเดี่ยวจึงเป็นองค์ประกอบ ความสับสนถูกคลี่คลายในภายหลังเมื่อพบว่าสารง่ายๆ หลายชนิดก่อตัวขึ้นจากโมเลกุลแทนที่จะเป็นอะตอม เป็นครั้งแรกที่ Mendeleev ในเรื่องนี้ชี้ให้เห็นถึงความจำเป็นในการแยกแยะความแตกต่างระหว่างแนวคิดสองประการอย่างชัดเจน: องค์ประกอบและสสารเชิงเดียว หรือวัตถุที่เรียบง่าย หากสารเชิงเดี่ยว (วัตถุ) สอดคล้องกับแนวคิดเรื่องอนุภาค แสดงว่าองค์ประกอบนั้นสอดคล้องกับแนวคิดเรื่องอะตอม คาร์บอนเป็นองค์ประกอบ ส่วนถ่านหิน กราไฟต์ และเพชรเป็นวัตถุที่เรียบง่าย

เมื่อใช้แนวคิดเรื่ององค์ประกอบทางเคมี เราสามารถพูดได้ว่างานที่สำคัญที่สุดของวิชาเคมีคือการศึกษาคุณสมบัติขององค์ประกอบในการหารูปแบบทั่วไปในพฤติกรรมและความสัมพันธ์ระหว่างกัน ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 มีองค์ประกอบอยู่แล้ว 63 องค์ประกอบและมีวัสดุทดลองมากมายเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ได้รับการสะสมไว้ และได้กำหนดคุณสมบัติกลุ่มทั่วไปขึ้น ข้อมูลยังได้สะสมเกี่ยวกับคุณลักษณะต่างๆ เช่น มวลอะตอมของธาตุและความจุของธาตุ เช่น ความสามารถในการสร้างสารประกอบในรูปแบบต่างๆ ก่อนอื่น จำเป็นต้องตอบคำถามพื้นฐาน: องค์ประกอบทางเคมีแยกจากกัน เป็นอิสระ หรือเชื่อมโยงกันโดยธรรมชาติเป็นระบบเดียว

ความพยายามครั้งแรกในการแก้ปัญหานี้เกิดขึ้นในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 โดเบอไรเนอร์ (1829) ได้จัดกลุ่มองค์ประกอบต่างๆ ออกเป็นสามส่วน; Odling (1857) ได้จัดองค์ประกอบ 48 รายการไว้ในตารางเดียวซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบที่คล้ายคลึงกัน 13 กลุ่ม Newlands และ de Charcountois (1863) แจกแจงธาตุ 63 ธาตุตามลำดับการเพิ่มมวลอะตอม และตารางธาตุจัดพิมพ์โดยนักเคมีชาวเยอรมัน แอล. เมเยอร์ ที่ไม่มีโบรอน อะลูมิเนียม และไฮโดรเจน มีความพยายามจัดหมวดหมู่อย่างน้อยห้าสิบครั้ง ซึ่งทั้งหมดไม่ประสบผลสำเร็จ ความล้มเหลวของพวกเขาขึ้นอยู่กับวิธีคิดเลื่อนลอยของพวกเขา ในที่สุดในปี พ.ศ. 2412 D.I. Mendeleev เสนอการจัดระบบคุณสมบัติขององค์ประกอบเป็นระยะ

แนวทางวิภาษวัตถุในการจัดระบบองค์ประกอบเป็นเหตุผลหลักที่ทำให้ D. I. Mendeleev ประสบความสำเร็จ ตารางธาตุมีอิทธิพลอย่างมากต่อการพัฒนาทางเคมีในเวลาต่อมาและกลายเป็นเครื่องมืออันทรงพลังสำหรับการวิจัยเพิ่มเติม ตามกฎหมายเป็นระยะ D.I. Mendeleev ทำนายการมีอยู่ขององค์ประกอบใหม่ 12 องค์ประกอบและสำหรับสามองค์ประกอบ (แกลเลียม - Ga, เจอร์เมเนียม - Ge และ scandium - Sc) เขาได้อธิบายคุณสมบัติของพวกมันโดยละเอียด ภายในครึ่งศตวรรษ องค์ประกอบเกือบทั้งหมดจนถึงยูเรเนียมถูกค้นพบในธรรมชาติ กระทู้แนะนำสำหรับการค้นหาและการสร้าง ลักษณะทางเคมีองค์ประกอบคือกฎเป็นระยะและวิธีการทำนายที่ใช้โดย D.I. Mendeleev กฎหมายงวดและระบบงวดได้รับการยืนยันอย่างสมบูรณ์และ การพัฒนาต่อไปเมื่อสร้างโครงสร้างอะตอมของธาตุ ขณะนี้ข้อมูลจริงในวิชาเคมีเพิ่มขึ้นหลายพันเท่า มีข้อมูลเกี่ยวกับสารประกอบเคมีแต่ละชนิดที่มีองค์ประกอบคงที่ประมาณ 8 ล้านชนิด และสารประกอบที่มีองค์ประกอบแปรผันอีกนับพันล้านชนิด

การกำหนดกฎธาตุสมัยใหม่มีดังนี้ คุณสมบัติทั้งหมดขององค์ประกอบและตำแหน่งขององค์ประกอบในตารางธาตุขึ้นอยู่กับขนาดของประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอม ทฤษฎีโครงสร้างอะตอมอธิบายการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบเป็นระยะระหว่างการเปลี่ยนจากช่วงหนึ่งไปอีกช่วงหนึ่ง: เมื่อเพิ่ม Z โครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมจะเกิดซ้ำ

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับระดับพลังงานภายนอกซึ่งมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ ภายในช่วงหนึ่ง เมื่อประจุของนิวเคลียสเพิ่มขึ้น ชั้นนอกจะค่อยๆ เต็มจนเต็มจนกลายเป็นอะตอมของก๊าซมีตระกูลจนหมด ลำดับนี้จะเกิดขึ้นซ้ำๆ ในแต่ละช่วงเวลา ส่งผลให้มีการเปลี่ยนจากโลหะที่จุดเริ่มต้นของช่วงเวลาไปเป็นอโลหะและก๊าซมีตระกูลในตอนท้าย ในแง่ของทฤษฎีโครงสร้างอะตอม กฎเป็นระยะได้รับสูตรสมัยใหม่: คุณสมบัติของสารอย่างง่ายตลอดจนรูปแบบและคุณสมบัติของสารประกอบขององค์ประกอบนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของประจุของนิวเคลียสของอะตอมเป็นระยะ ๆ

น้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบถูกกำหนดให้เป็นค่าเฉลี่ยเลขคณิตของมวลของไอโซโทปที่ประกอบเป็นองค์ประกอบ อะตอมที่มีประจุนิวเคลียร์เท่ากัน (และมีคุณสมบัติทางเคมีเหมือนกัน) แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน เรียกว่า ไอโซโทป ตัวอย่างเช่น คลอรีนประกอบด้วยไอโซโทปสองตัวที่มีเลขมวล 75.53% จากไอโซโทป 35 Cl และ 24.47% จาก 37 Cl ส่งผลให้มวลอะตอมเฉลี่ยของคลอรีนเท่ากับ 35.453 การค้นพบไอโซโทปจำเป็นต้องมีการแก้ไขแนวคิดเรื่อง "องค์ประกอบทางเคมี" องค์ประกอบทางเคมีคืออะตอมชนิดหนึ่งซึ่งมีประจุบวกจำนวนหนึ่งบนนิวเคลียส การดำรงอยู่ องค์ประกอบทางเคมีในรูปของสารธรรมดาหลายชนิดเรียกว่า allotropy กราไฟท์, เพชร, ถ่านหินเป็นการดัดแปลงธาตุคาร์บอนแบบ allotropic

ด้วยการพัฒนาวิธีการวิจัยเชิงปริมาณในวิชาเคมีได้มีการสะสมข้อเท็จจริงเชิงทดลองซึ่งมีลักษณะทั่วไปที่นำไปสู่การค้นพบกฎปริมาณสัมพันธ์ที่เรียกว่ากฎปริมาณสัมพันธ์ - กฎความคงตัวขององค์ประกอบกฎความเทียบเท่าและกฎของอัตราส่วนพหุคูณ มันเป็นกฎเหล่านี้ที่มีส่วนในการอนุมัติขั้นสุดท้ายของทฤษฎีอะตอม - โมเลกุลในวิชาเคมี พื้นฐานของวิทยาศาสตร์เคมีคือวิทยาศาสตร์อะตอม - โมเลกุล, กฎการอนุรักษ์สสาร, กฎธาตุของ D.I. Mendeleev และทฤษฎีโครงสร้างทางเคมี

บทบัญญัติหลักของการสอนอะตอม-โมเลกุลมีดังนี้:

1. สารประกอบด้วยโมเลกุล โมเลกุลของสารต่างๆ มีความแตกต่างกันในด้านองค์ประกอบทางเคมี ขนาด คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

2. โมเลกุลมีการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง มีแรงดึงดูดและแรงผลักกันระหว่างกัน ความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลขึ้นอยู่กับสถานะการรวมตัวของสาร

3. เมื่อไหร่ ปรากฏการณ์ทางกายภาพองค์ประกอบของโมเลกุลยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในขณะที่สารเคมีจะมีการเปลี่ยนแปลงทั้งในเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณและจากโมเลกุลบางตัวก็ก่อตัวขึ้นด้วย

4. โมเลกุลประกอบด้วยอะตอม อะตอมมีลักษณะเฉพาะด้วยขนาดและมวลที่แน่นอน คุณสมบัติของอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะเหมือนกันและแตกต่างจากคุณสมบัติของอะตอมของธาตุอื่น

มวลของอะตอมซึ่งแสดงเป็นหน่วยมวลอะตอม (amu) เรียกว่ามวลอะตอมสัมพัทธ์ 1 อามู = = 1.667 10 -27 กก.

องค์ประกอบเมื่อรวมกันในอัตราส่วนเชิงปริมาณที่แตกต่างกันจะเกิดเป็นสารประกอบทางเคมี - สารที่ซับซ้อน สารประกอบเคมีคืออะไร? สารเชิงซ้อนมีองค์ประกอบที่แปรผันหรือคงที่หรือไม่?

นักเคมีชาวฝรั่งเศสชื่อดัง J. Proust ตรงกันข้ามกับ C. Berthollet เชื่อว่าสารประกอบบริสุทธิ์ทางเคมีใด ๆ โดยไม่คำนึงถึงวิธีการเตรียมนั้นมีองค์ประกอบที่แน่นอนอย่างสมบูรณ์ ก็อยู่ในกฎนี้เรียกว่า กฎความคงตัวขององค์ประกอบ J. Proust อธิบายความแตกต่างระหว่างสารประกอบเคมีและสารผสม ตัวอย่างเช่น สามารถรับ CO 2 (คาร์บอนไดออกไซด์) ได้หลายวิธี:

แต่ CO 2 บริสุทธิ์จะมี 27.29% C และ 72.71% O 2 โดยมวลเสมอ

องค์ประกอบหลายอย่างเมื่อรวมเข้าด้วยกันจะสามารถสร้างสารที่แตกต่างกันได้ ซึ่งแต่ละองค์ประกอบจะมีลักษณะเฉพาะ

อัตราส่วนที่แน่นอนระหว่างมวลขององค์ประกอบเหล่านี้ ดังนั้นคาร์บอนและออกซิเจนจึงเกิดคาร์บอนมอนอกไซด์ - CO และ CO 2 - คาร์บอนไดออกไซด์ ในขณะที่ศึกษาสารประกอบดังกล่าวนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ D. Dalton ได้ก่อตั้งขึ้น กฎของหลายอัตราส่วน:หากธาตุทั้งสองประกอบกันเป็นสารประกอบหลายตัวต่อกัน มวลของธาตุใดธาตุหนึ่งที่อยู่ในสารประกอบเหล่านี้ซึ่งมีมวลเท่ากันของอีกธาตุหนึ่งจะสัมพันธ์กันเป็นจำนวนน้อย

ดาลตันปฏิบัติตามทฤษฎีอะตอมของโครงสร้างของสสาร ขณะศึกษาคุณสมบัติของก๊าซ เขาได้ค้นพบกฎความดันย่อยของก๊าซ กฎหมายให้การเป็นพยานโดยตรงว่าองค์ประกอบต่างๆ รวมอยู่ในสารประกอบเพียงบางส่วนเท่านั้น ซึ่งบ่งชี้ถึงโครงสร้างที่ไม่ต่อเนื่องของสสาร การพัฒนาทฤษฎีอะตอม-โมเลกุล ดาลตันได้นำเสนอแนวคิดเกี่ยวกับอะตอมและมวลอะตอมสัมพัทธ์ขององค์ประกอบที่ใกล้เคียงกับอะตอมสมัยใหม่ แต่แตกต่างจากกฎการอนุรักษ์มวลความถูกต้องซึ่งได้รับการยืนยันอย่างเต็มที่จากการค้นพบที่เกิดขึ้นหลังจากการก่อตั้งกฎแห่งความคงตัวขององค์ประกอบและอัตราส่วนหลาย ๆ กลับกลายเป็นว่าไม่เป็นสากล ในการเชื่อมต่อกับการค้นพบไอโซโทป เป็นที่ชัดเจนว่าอัตราส่วนระหว่างมวลขององค์ประกอบที่ประกอบเป็นสารที่กำหนดจะคงที่ก็ต่อเมื่อองค์ประกอบไอโซโทปขององค์ประกอบเหล่านี้คงที่ ตัวอย่างเช่น น้ำมวลหนักประกอบด้วยไฮโดรเจน 20% (โดยมวล) และน้ำธรรมดามีเพียง 11% เท่านั้น

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 (มากกว่า 100 ปีต่อมา) นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย N.S. Kurnakov ในขณะที่ศึกษาโลหะผสมได้ค้นพบสารประกอบที่มีองค์ประกอบแปรผันซึ่งต่อมวลหน่วยขององค์ประกอบที่กำหนดสามารถมีมวลที่แตกต่างกันขององค์ประกอบอื่นได้ สารประกอบหลายชนิดที่มีองค์ประกอบแปรผันมีขีดจำกัดในการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบได้ และสูตร TiO 2 แสดงองค์ประกอบได้แม่นยำยิ่งขึ้นว่าเป็น TiO 1. 9_2.0. แน่นอนว่าสูตรประเภทนี้ไม่ได้ระบุองค์ประกอบของโมเลกุล (สารมีโครงสร้างอะตอม) แต่สะท้อนถึงขอบเขตขององค์ประกอบของสารเท่านั้น ตารางธาตุเป็นตัวอย่างของชุดองค์ประกอบทางเคมีที่มีลำดับ มีจำกัด และนับได้ เป็นไปได้ไหมที่จะจัดเรียงสารประกอบเคมีจำนวนมากในลักษณะเดียวกัน ซึ่งถึงแม้จะมากแต่ก็ไม่จำกัดจำนวน? และดังนั้น

ปรากฎว่าสารที่มีเลขอะตอม มวลโมเลกุล และความหนาแน่นเท่ากัน มีคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์คล้ายกันมาก การทราบองค์ประกอบทางเคมีของสารและความหนาแน่นของสารนั้นเพียงพอที่จะทำนายคุณสมบัติอื่นๆ ทั้งหมดของสารนั้นได้ N. S. Kurnakov เสนอให้เรียกสารประกอบเบอร์ทอลลอยด์เพื่อเป็นเกียรติแก่ C. Berthollet ซึ่งเป็นคนแรกที่ทำนายการมีอยู่ของสารที่มีองค์ประกอบแปรผัน

ดังนั้นจึงมีสารประกอบหลายประเภทที่ไม่ปฏิบัติตามสารประกอบหรือกฎปริมาณสัมพันธ์ กล่าวคือ การละเมิดกฎหมายเกี่ยวข้องกับสถานะการรวมตัวของสารที่เฉพาะเจาะจงมาก

โดยหลักการแล้ว ไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างสารประกอบที่มีองค์ประกอบคงที่และองค์ประกอบแปรผันจากมุมมองของฟิสิกส์สมัยใหม่ สารประกอบสามารถเกิดขึ้นได้จากอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีชนิดเดียวซึ่งเป็นสารธรรมดา สารเชิงซ้อนเกิดจากอะตอมที่มีลักษณะต่างกัน กล่าวคือ องค์ประกอบของโมเลกุลของสารเชิงซ้อนประกอบด้วยองค์ประกอบต่างๆ น้ำเกิดจากอะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจน และสารออกซิเจนนั้นเกิดขึ้นจากโมเลกุลขององค์ประกอบเดียวเท่านั้น นั่นก็คือ ออกซิเจน แต่ออกซิเจนองค์ประกอบหนึ่งทำให้เกิดการดัดแปลงแบบ allotropic สองครั้งของออกซิเจนและโอโซนของสารอย่างง่าย ซึ่งประกอบด้วยโครงสร้าง โครงสร้าง คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่แตกต่างกัน