Pagrindinis klausimas, į kurį žmogus turi žinoti atsakymą, kad teisingai suprastų pasaulio vaizdą, yra tai, kas yra medžiaga chemijoje. Ši sąvoka formuojasi mokykliniame amžiuje ir nukreipia vaiką į tolesnį vystymąsi. Pradedant studijuoti chemiją svarbu rasti bendrą kalbą su ja kasdieniame lygmenyje, tai leidžia aiškiai ir lengvai paaiškinti tam tikrus procesus, apibrėžimus, savybes ir pan.
Deja, dėl švietimo sistemos netobulumo daugelis žmonių pasigenda kai kurių pagrindinių dalykų. Sąvoka „chemijos medžiaga“yra savotiškas kertinis akmuo, o laiku įsisavinus šį apibrėžimą žmogus gali pradėti tobulėti gamtos mokslų srityje.
Sąvokos formavimas
Prieš pereinant prie materijos sampratos, būtina apibrėžti, kas yra chemijos dalykas. Chemija tiesiogiai tiria medžiagas, jų tarpusavio transformacijas, struktūrą ir savybes. Bendrąja prasme materija yra tai, iš ko sudaryti fiziniai kūnai.
Taigi, kas yra medžiaga chemijoje? Suformuokime apibrėžimą pereidami nuo bendros sąvokos prie grynai cheminės. Medžiaga yra tam tikros rūšies medžiaga, būtinai turinti masę, kurigalima išmatuoti. Ši charakteristika išskiria materiją nuo kitos rūšies materijos – lauko, kuris neturi masės (elektrinis, magnetinis, biolaukas ir kt.). Materija, savo ruožtu, yra tai, iš ko esame sudaryti mes ir viskas aplink mus.
Šiek tiek kitokia materijos savybė, kuri lemia, iš ko ji sudaryta – tai jau chemijos dalykas. Medžiagas sudaro atomai ir molekulės (kai kurie jonai), o tai reiškia, kad bet kuri medžiaga, susidedanti iš šių formulių vienetų, yra medžiaga.
Paprastos ir sudėtingos medžiagos
Įsisavinę pagrindinį apibrėžimą, galite pereiti prie jo sudėtingumo. Medžiagos būna skirtingų organizavimo lygių, tai yra, paprastos ir sudėtingos (arba junginiai) - tai pats pirmasis suskirstymas į medžiagų klases, chemija turi daug paskesnių skyrių, detalių ir sudėtingesnių. Ši klasifikacija, skirtingai nei daugelis kitų, turi griežtai apibrėžtas ribas, kiekvienas ryšys gali būti aiškiai priskirtas vienai iš vienas kitą paneigiančių rūšių.
Paprasta medžiaga chemijoje yra junginys, susidedantis iš tik vieno elemento atomų iš periodinės Mendelejevo lentelės. Paprastai tai yra dvejetainės molekulės, tai yra, susidedančios iš dviejų dalelių, sujungtų per kovalentinį nepolinį ryšį - susidaro bendra vienišų elektronų pora. Taigi to paties cheminio elemento atomai turi identišką elektronegatyvumą, tai yra, gebėjimą išlaikyti bendrą elektronų tankį, todėl jis nėra perkeltas į jokį ryšį. Paprastų medžiagų (ne metalų) pavyzdžiai –vandenilis ir deguonis, chloras, jodas, fluoras, azotas, siera ir kt. Tokios medžiagos kaip ozonas molekulė susideda iš trijų atomų, o visos tauriosios dujos (argonas, ksenonas, helis ir kt.) susideda iš vieno. Metaluose (magnis, kalcis, varis ir kt.) yra savas jungties tipas - metalinis, kuris vyksta dėl laisvųjų elektronų socializacijos metalo viduje, o molekulių susidarymo kaip tokio nepastebima. Įrašant metalinę medžiagą, tiesiog nurodomas cheminio elemento simbolis be jokių indeksų.
Paprasta chemijos medžiaga, kurios pavyzdžiai buvo pateikti aukščiau, skiriasi nuo sudėtingos savo kokybine sudėtimi. Cheminius junginius sudaro skirtingų elementų atomai iš dviejų ar daugiau. Tokiose medžiagose vyksta kovalentinis polinis arba joninis surišimas. Kadangi skirtingi atomai turi skirtingą elektronegatyvumą, susidarius bendrai elektronų porai, ji pasislenka link labiau elektroneigiamo elemento, o tai lemia bendrą molekulės poliarizaciją. Joninis tipas yra kraštutinis polinio atvejis, kai elektronų pora visiškai pereina į vieną iš jungiamųjų dalyvių, tada atomai (ar jų grupės) virsta jonais. Aiškios ribos tarp šių tipų nėra, joninė jungtis gali būti aiškinama kaip kovalentinis stipriai polinis. Sudėtingų medžiagų pavyzdžiai yra vanduo, smėlis, stiklas, druskos, oksidai ir kt.
Medžiagos modifikacijos
Medžiagos, kurios vadinamos paprastomis, iš tikrųjų turi unikalią savybę, kuri nėra būdinga sudėtingoms. Kai kurie cheminiai elementai gali sudaryti kelias formaspaprasta medžiaga. Pagrindas vis dar yra vienas elementas, tačiau kiekybinė sudėtis, struktūra ir savybės išskiria tokius darinius. Ši funkcija vadinama alotropija.
Deguonis, siera, anglis ir kiti elementai turi keletą alotropinių modifikacijų. Deguonies atveju tai yra O2 ir O3, anglis suteikia keturių tipų medžiagas – karabiną, deimantą, grafitą ir fullerenus, sieros molekulė yra rombinė, monoklininė ir plastinė modifikacija. Tokia paprasta chemijos medžiaga, kurios pavyzdžiai neapsiriboja aukščiau išvardytais, turi didelę reikšmę. Visų pirma fullerenai naudojami kaip puslaidininkiai technologijose, fotorezistoriai, priedai deimantų plėvelėms auginti ir kitiems tikslams, o medicinoje jie yra galingi antioksidantai.
Kas atsitinka su medžiagomis?
Kiekvieną sekundę viduje ir aplinkui vyksta medžiagų transformacija. Chemija svarsto ir paaiškina tuos procesus, kurie vyksta su kokybiniais ir (arba) kiekybiniais reaguojančių molekulių sudėties pokyčiais. Lygiagrečiai, dažnai tarpusavyje susiję, vyksta ir fizinės transformacijos, kurioms būdingas tik medžiagų formos, spalvos arba agregacijos būsenos pasikeitimas ir kai kurios kitos savybės.
Cheminiai reiškiniai yra įvairių rūšių sąveikos reakcijos, pavyzdžiui, junginių, pakaitų, mainų, skilimų, grįžtamosios, egzoterminės, redokso ir kt., priklausomai nuo dominančio parametro pasikeitimo. Fiziniai reiškiniai apima: garavimą, kondensaciją, sublimaciją, tirpimą, užšalimą, elektrinį laidumąir tt Dažnai jie lydi vienas kitą, pavyzdžiui, žaibas per perkūniją yra fizinis procesas, o ozono išsiskyrimas jo veikimo metu yra cheminis.
Fizikinės savybės
Chemijoje medžiaga yra medžiaga, turinti tam tikrų fizinių savybių. Pagal jų buvimą, nebuvimą, laipsnį ir intensyvumą galima numatyti, kaip medžiaga elgsis tam tikromis sąlygomis, taip pat paaiškinti kai kurias cheminių junginių savybes. Taigi, pavyzdžiui, organinių junginių, kuriuose yra vandenilio ir elektronneigiamo heteroatomo (azoto, deguonies ir kt.), Aukštos virimo temperatūros rodo, kad toks cheminis sąveikos tipas kaip vandenilio ryšys pasireiškia medžiagoje. Dėl žinių, kurios medžiagos geriausiai praleidžia elektros srovę, elektros laidų kabeliai ir laidai gaminami iš tam tikrų metalų.
Cheminės savybės
Kitos savybių medalio pusės sukūrimas, tyrimai ir studijavimas yra chemija. Medžiagų savybės, jos požiūriu, yra jų reaktyvumas sąveikai. Kai kurios medžiagos šiuo požiūriu yra ypač aktyvios, pavyzdžiui, metalai ar bet kokios oksiduojančios medžiagos, o kitos, tauriosios (inertinės) dujos, normaliomis sąlygomis praktiškai nereaguoja. Cheminės savybės gali būti aktyvuojamos arba pasyvuojamos pagal poreikį, kartais be didelių sunkumų, o kai kuriais atvejais ir nelengvai. Mokslininkai daug valandų praleidžia laboratorijose, bandymų ir klaidų būdu siekdami savo tikslų.tikslus, kartais jie nepasiekiami. Keičiant aplinkos parametrus (temperatūrą, slėgį ir kt.) arba naudojant specialius junginius – katalizatorius ar inhibitorius – galima daryti įtaką cheminėms medžiagų savybėms, taigi ir reakcijos eigai.
Cheminių medžiagų klasifikacija
Visos klasifikacijos grindžiamos junginių skirstymu į organinius ir neorganinius. Pagrindinis organinių medžiagų elementas yra anglis, jungiantis tarpusavyje ir vandeniliu, anglies atomai sudaro angliavandenilio karkasą, kuris vėliau užpildomas kitais atomais (deguonimi, azotu, fosforu, siera, halogenais, metalais ir kt.), užsidaro ciklais ar šakomis., todėl pateisina daugybę organinių junginių. Iki šiol mokslui žinoma 20 milijonų tokių medžiagų. Nors mineralinių junginių yra tik pusė milijono.
Kiekvienas junginys yra individualus, tačiau jis taip pat turi daug panašių savybių, struktūros ir sudėties, todėl medžiagos skirstomos į klases. Chemija turi aukštą sisteminimo ir organizuotumo lygį, tai tikslus mokslas.
Neorganinės medžiagos
1. Oksidai yra dvejetainiai junginiai su deguonimi:
a) rūgštūs – sąveikaudami su vandeniu jie suteikia rūgšties;
b) baziniai – sąveikaudami su vandeniu jie suteikia pagrindą.
2. Rūgštys yra medžiagos, susidedančios iš vieno ar daugiau vandenilio protonų ir rūgšties liekanos.
3. Bazės (šarmai) – susideda iš vienos ar daugiau hidroksilo grupių ir metalo atomo:
a) amfoteriniai hidroksidai – pasižymi ir rūgščių, ir bazių savybėmis.
4. Druskos yra neutralizacijos reakcijos tarp rūgšties ir šarmo (tirpios bazės), susidedančios iš metalo atomo ir vienos ar daugiau rūgšties liekanų, rezultatas:
a) rūgščių druskos – rūgšties liekanos anijone yra protonas, nepilnos rūgšties disociacijos rezultatas;
b) bazinės druskos – prie metalo prisijungia hidroksilo grupė, dėl nepilnos bazės disociacijos.
Organiniai junginiai
Organinėse medžiagose yra labai daug medžiagų klasių, sunku iš karto prisiminti tokį kiekį informacijos. Svarbiausia žinoti pagrindinius skirstymus į alifatinius ir ciklinius junginius, karbociklinius ir heterociklinius, sočiuosius ir nesočiuosius. Angliavandeniliai taip pat turi daug darinių, kuriuose vandenilio atomas yra pakeistas halogeno, deguonies, azoto ir kitais atomais, taip pat funkcinėmis grupėmis.
Chemijoje esanti medžiaga yra egzistavimo pagrindas. Organinės sintezės dėka žmogus šiandien turi didžiulį kiekį dirbtinių medžiagų, kurios pakeičia natūralias, be to, gamtoje neturi analogų savo savybėmis.
