Glavno pitanje na koje osoba mora znati odgovor da bi ispravno razumjela sliku svijeta je što je tvar u kemiji. Taj se koncept formira u školskoj dobi i usmjerava dijete u daljnji razvoj. Kada počinjete studirati kemiju, važno je pronaći zajednički jezik s njom na svakodnevnoj razini, to vam omogućuje da jasno i jednostavno objasnite određene procese, definicije, svojstva itd.
Nažalost, zbog nesavršenosti obrazovnog sustava, mnogima nedostaju neke temeljne osnove. Koncept "supstancije u kemiji" svojevrsni je kamen temeljac, pravodobna asimilacija ove definicije daje osobi pravi početak u daljnjem razvoju u području prirodnih znanosti.
Formiranje koncepta
Prije nego prijeđemo na pojam materije, potrebno je definirati što je predmet kemije. Tvari su ono što kemija izravno proučava, njihove međusobne transformacije, strukturu i svojstva. U općenitom smislu, materija je ono od čega se sastoje fizička tijela.
Dakle, što je tvar u kemiji? Formirajmo definiciju prelazeći s općeg pojma na čisto kemijski. Supstancija je određena vrsta materije, koja nužno ima masu, kojamože se izmjeriti. Ova karakteristika razlikuje materiju od druge vrste materije – polja koje nema masu (električno, magnetsko, biopolje itd.). Materija je, pak, ono od čega smo mi i sve oko nas napravljeni.
Nešto drugačija karakteristika materije, koja određuje od čega je napravljena - to je već predmet kemije. Tvari se tvore od atoma i molekula (neki ioni), što znači da je svaka tvar koja se sastoji od ovih jedinica formule tvar.
Jednostavne i složene tvari
Nakon što svladate osnovnu definiciju, možete prijeći na njezino kompliciranje. Tvari dolaze u različitim razinama organizacije, odnosno jednostavne i složene (ili spojevi) - ovo je prva podjela na klase tvari, kemija ima mnogo naknadnih podjela, detaljnijih i složenijih. Ova klasifikacija, za razliku od mnogih drugih, ima strogo definirane granice, svaka se veza može jasno pripisati jednoj od međusobno isključivih vrsta.
Jednostavna tvar u kemiji je spoj koji se sastoji od atoma samo jednog elementa iz periodnog sustava Mendeljejeva. U pravilu, to su binarne molekule, odnosno sastoje se od dvije čestice povezane kovalentnom nepolarnom vezom - stvaranje zajedničkog samotnog elektronskog para. Dakle, atomi istog kemijskog elementa imaju identičnu elektronegativnost, odnosno sposobnost zadržavanja zajedničke elektronske gustoće, tako da se ne prebacuje ni na jednog od sudionika veze. Primjeri jednostavnih tvari (nemetala) -vodik i kisik, klor, jod, fluor, dušik, sumpor itd. Molekula takve tvari kao što je ozon sastoji se od tri atoma, a svi plemeniti plinovi (argon, ksenon, helij itd.) Sastoje se od jednog. U metalima (magnezij, kalcij, bakar itd.) postoji svoj tip veze – metalna, koja se provodi zbog socijalizacije slobodnih elektrona unutar metala, a stvaranje molekula kao takvih se ne opaža. Prilikom snimanja metalne tvari, jednostavno se označava simbol kemijskog elementa bez ikakvih indeksa.
Jednostavna tvar u kemiji, čiji su primjeri navedeni gore, razlikuje se od složene po svom kvalitativnom sastavu. Kemijske spojeve tvore atomi različitih elemenata, od dva ili više. U takvim tvarima dolazi do kovalentnog polarnog ili ionskog tipa vezanja. Budući da različiti atomi imaju različitu elektronegativnost, kada se formira zajednički elektronski par, on se pomiče prema elektronegativnijem elementu, što dovodi do zajedničke polarizacije molekule. Ionski tip je ekstremni slučaj polarnog, kada par elektrona u potpunosti prijeđe na jednog od sudionika vezanja, tada se atomi (ili njihove skupine) pretvaraju u ione. Ne postoji jasna granica između ovih tipova, ionska se veza može tumačiti kao kovalentna jako polarna. Primjeri složenih tvari su voda, pijesak, staklo, soli, oksidi, itd.
Promjene tvari
Tvari koje se nazivaju jednostavnima zapravo imaju jedinstvenu osobinu koja nije svojstvena složenim. Neki kemijski elementi mogu tvoriti nekoliko oblikajednostavna tvar. Osnova je još uvijek jedan element, ali kvantitativni sastav, struktura i svojstva radikalno razlikuju takve formacije. Ova značajka se zove alotropija.
Kisik, sumpor, ugljik i drugi elementi imaju nekoliko alotropskih modifikacija. Za kisik, to su O2 i O3, ugljik daje četiri vrste tvari - karabin, dijamant, grafit i fulerene, molekula sumpora je rombična, monoklinska i plastična modifikacija. Tako jednostavna tvar u kemiji, čiji primjeri nisu ograničeni na gore navedene, od velike je važnosti. Konkretno, fulereni se koriste kao poluvodiči u tehnici, fotootpornici, aditivi za rast dijamantnih filmova i u druge svrhe, a u medicini su snažni antioksidansi.
Što se događa s tvarima?
Svake sekunde unutar i okolo dolazi do transformacije tvari. Kemija razmatra i objašnjava one procese koji idu uz kvalitativne i/ili kvantitativne promjene u sastavu reagirajućih molekula. Paralelno, često međusobno povezane, događaju se i fizičke transformacije koje karakterizira samo promjena oblika, boje tvari ili agregacijskog stanja i još neke karakteristike.
Kemijske pojave su interakcijske reakcije različitih vrsta, na primjer, spojevi, supstitucije, izmjene, razgradnje, reverzibilne, egzotermne, redoks, itd., ovisno o promjeni parametra od interesa. Fizičke pojave uključuju: isparavanje, kondenzaciju, sublimaciju, otapanje, smrzavanje, električnu vodljivostitd. Često se međusobno prate, na primjer, munja tijekom grmljavine je fizički proces, a oslobađanje ozona pod njegovim djelovanjem je kemijski.
Fizička svojstva
Tvar u kemiji je materija koja ima određena fizička svojstva. Po njihovoj prisutnosti, odsutnosti, stupnju i intenzitetu može se predvidjeti kako će se tvar ponašati u određenim uvjetima, kao i objasniti neka kemijska svojstva spojeva. Tako, na primjer, visoke točke vrelišta organskih spojeva koji sadrže vodik i elektronegativni heteroatom (dušik, kisik itd.) ukazuju na to da se takva kemijska vrsta interakcije kao vodikova veza manifestira u tvari. Zahvaljujući znanju koje tvari imaju najbolju sposobnost provođenja električne struje, kabeli i žice električnih instalacija izrađuju se od određenih metala.
Kemijska svojstva
Uspostavljanje, istraživanje i proučavanje druge strane medalje nekretnina je kemija. Svojstva tvari s njezine točke gledišta su njihova reaktivnost na interakciju. Neke su tvari u tom smislu izrazito aktivne, na primjer metali ili bilo koja oksidacijska sredstva, dok druge, plemeniti (inertni) plinovi, praktički ne ulaze u reakcije u normalnim uvjetima. Kemijska svojstva mogu se po potrebi aktivirati ili pasivizirati, ponekad bez većih poteškoća, au nekim slučajevima i ne lako. Znanstvenici provode mnoge sate u laboratorijima, putem pokušaja i pogrešaka, postižući svoje ciljeve.ciljeve, ponekad se ne ostvaruju. Promjenom parametara okoline (temperatura, tlak, itd.) ili korištenjem posebnih spojeva - katalizatora ili inhibitora - moguće je utjecati na kemijska svojstva tvari, a time i na tijek reakcije.
Klasifikacija kemikalija
Sve klasifikacije temelje se na podjeli spojeva na organske i anorganske. Glavni element organske tvari je ugljik, spajajući se jedni s drugima i vodikom, atomi ugljika tvore ugljikovodični kostur, koji se zatim puni drugim atomima (kisik, dušik, fosfor, sumpor, halogeni, metali i drugi), zatvara se u cikluse ili grane, čime se opravdava širok izbor organskih spojeva. Do danas je znanosti poznato 20 milijuna takvih tvari. Dok postoji samo pola milijuna mineralnih spojeva.
Svaki spoj je individualan, ali ima i mnogo sličnih osobina s drugima po svojstvima, strukturi i sastavu, na temelju toga dolazi do grupiranja u klase tvari. Kemija ima visoku razinu sistematizacije i organizacije, to je egzaktna znanost.
Anorganske tvari
1. Oksidi su binarni spojevi s kisikom:
a) kiselo - u interakciji s vodom daju kiselinu;
b) osnovni - pri interakciji s vodom daju bazu.
2. Kiseline su tvari koje se sastoje od jednog ili više vodikovih protona i kiselinskog ostatka.
3. Baze (alkalije) - sastoje se od jedne ili više hidroksilnih skupina i atoma metala:
a) amfoterni hidroksidi - pokazuju svojstva kiselina i baza.
4. Soli su rezultat reakcije neutralizacije između kiseline i lužine (topljive baze), koje se sastoje od atoma metala i jednog ili više kiselinskih ostataka:
a) kiselinske soli - anion kiselinskog ostatka sadrži proton, rezultat nepotpune disocijacije kiseline;
b) bazične soli - hidroksilna skupina je vezana za metal, rezultat nepotpune disocijacije baze.
Organski spojevi
Postoji jako puno klasa tvari u organskoj tvari, teško je zapamtiti toliku količinu informacija odjednom. Glavno je znati osnovne podjele na alifatske i cikličke spojeve, karbocikličke i heterocikličke, zasićene i nezasićene. Ugljikovodici također imaju mnoge derivate u kojima je atom vodika zamijenjen halogenom, kisikom, dušikom i drugim atomima, kao i funkcionalnim skupinama.
Tvar u hemiji je osnova postojanja. Zahvaljujući organskoj sintezi, čovjek danas ima ogromnu količinu umjetnih tvari koje zamjenjuju prirodne, a također nemaju analoga po svojim karakteristikama u prirodi.
