Glavno pitanje na koje osoba mora znati odgovor da bi ispravno razumjela sliku svijeta je šta je supstanca u hemiji. Ovaj koncept se formira u školskom uzrastu i usmjerava dijete u daljnji razvoj. Kada počnete da studirate hemiju, važno je pronaći zajednički jezik sa njom na svakodnevnom nivou, to vam omogućava da jasno i lako objasnite određene procese, definicije, svojstva itd.
Nažalost, zbog nesavršenosti obrazovnog sistema, mnogima nedostaju neke osnovne osnove. Koncept "supstance u hemiji" je svojevrsni kamen temeljac, pravovremena asimilacija ove definicije daje osobi pravi početak u daljem razvoju u oblasti prirodnih nauka.
Formiranje koncepta
Pre nego što pređemo na koncept materije, potrebno je definisati šta je predmet hemije. Supstance su ono što hemija direktno proučava, njihove međusobne transformacije, strukturu i svojstva. U opštem smislu, materija je od čega su fizička tela napravljena.
Dakle, šta je supstanca u hemiji? Hajde da formiramo definiciju prelazeći sa opšteg koncepta na čisto hemijski. Supstanca 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 hemije. Supstance su formirane od atoma i molekula (neki joni), što znači da je svaka supstanca koja se sastoji od ovih jedinica formule supstanca.
Jednostavne i složene supstance
Nakon što savladate osnovnu definiciju, možete preći na njeno komplikovanje. Supstance dolaze u različitim nivoima organizacije, odnosno jednostavne i složene (ili jedinjenja) - ovo je prva podela na klase supstanci, hemija ima mnogo kasnijih podela, detaljnih i složenijih. Ova klasifikacija, za razliku od mnogih drugih, ima striktno definirane granice, svaka veza se može jasno pripisati jednoj od međusobno isključivih vrsta.
Jednostavna supstanca u hemiji je jedinjenje koje se sastoji od atoma samo jednog elementa iz periodnog sistema Mendeljejeva. U pravilu, to su binarne molekule, odnosno sastoje se od dvije čestice povezane kovalentnom nepolarnom vezom - formiranjem zajedničkog usamljenog elektronskog para. Dakle, atomi istog hemijskog elementa imaju identičnu elektronegativnost, odnosno sposobnost da drže zajedničku gustinu elektrona, tako da se ne prebacuje ni na jednog od učesnika veze. Primjeri jednostavnih supstanci (nemetala) -vodonik i kiseonik, hlor, jod, fluor, azot, sumpor itd. Molekul takve supstance kao što je ozon sastoji se od tri atoma, a svi plemeniti gasovi (argon, ksenon, helijum, itd.) se sastoje od jednog. U metalima (magnezijumu, kalcijumu, bakru itd.) postoji svoj tip veze - metalna, koja se ostvaruje zbog socijalizacije slobodnih elektrona unutar metala, a formiranje molekula kao takvih se ne opaža. Prilikom snimanja metalne supstance, jednostavno se označava simbol hemijskog elementa bez ikakvih indeksa.
Jednostavna supstanca u hemiji, čiji su primjeri navedeni gore, razlikuje se od složene po svom kvalitativnom sastavu. Hemijska jedinjenja formiraju atomi različitih elemenata, od dva ili više. U takvim supstancama dolazi do kovalentnog polarnog ili jonskog tipa vezivanja. Pošto različiti atomi imaju različitu elektronegativnost, kada se formira zajednički elektronski par, on se pomera prema elektronegativnijem elementu, što dovodi do zajedničke polarizacije molekula. Jonski tip je ekstremni slučaj polarnog, kada par elektrona potpuno pređe na jednog od sudionika vezanja, tada se atomi (ili njihove grupe) pretvaraju u ione. Ne postoji jasna granica između ovih tipova, ionska veza se može tumačiti kao kovalentna jako polarna. Primjeri složenih supstanci su voda, pijesak, staklo, soli, oksidi, itd.
Izmjene supstance
Supstance koje se nazivaju jednostavnima zapravo imaju jedinstvenu osobinu koja nije svojstvena složenim. Neki hemijski elementi mogu formirati nekoliko oblikajednostavna supstanca. Osnova je i dalje jedan element, ali kvantitativni sastav, struktura i svojstva radikalno razlikuju takve formacije. Ova karakteristika se zove alotropija.
Kiseonik, sumpor, ugljenik i drugi elementi imaju nekoliko alotropskih modifikacija. Za kiseonik, to su O2 i O3, ugljenik daje četiri vrste supstanci - karabin, dijamant, grafit i fulerene, molekula sumpora je rombične, monoklinske i plastične modifikacije. Tako jednostavna supstanca u hemiji, čiji primjeri nisu ograničeni na gore navedene, od velike je važnosti. Konkretno, fulereni se koriste kao poluvodiči u tehnici, fotootpornici, aditivi za rast dijamantskih filmova i u druge svrhe, a u medicini su moćni antioksidansi.
Šta se događa sa supstancama?
Svake sekunde unutar i okolo dolazi do transformacije supstanci. Hemija razmatra i objašnjava one procese koji idu uz kvalitativne i/ili kvantitativne promjene u sastavu reagujućih molekula. Paralelno, često međusobno povezane, dešavaju se i fizičke transformacije koje karakteriše samo promjena oblika, boje tvari ili agregacijskog stanja i još nekih karakteristika.
Hemijski fenomeni su interakcijske reakcije različitih vrsta, na primjer, jedinjenja, supstitucije, razmjene, dekompozicije, reverzibilne, egzotermne, redoks, itd., u zavisnosti od promjene parametra od interesa. Fizičke pojave uključuju: isparavanje, kondenzaciju, sublimaciju, otapanje, smrzavanje, električnu provodljivostitd. Često oni prate jedno drugo, na primjer, munja tokom grmljavine je fizički proces, a oslobađanje ozona pod njegovim djelovanjem je hemijski.
Fizička svojstva
Supstanca u hemiji je materija koja ima određena fizička svojstva. Po njihovom prisustvu, odsustvu, stepenu i intenzitetu može se predvideti kako će se supstanca ponašati u određenim uslovima, kao i objasniti neke hemijske karakteristike jedinjenja. Tako, na primjer, visoke točke ključanja organskih spojeva koji sadrže vodik i elektronegativni heteroatom (dušik, kisik, itd.) ukazuju na to da se takav kemijski tip interakcije kao vodikova veza manifestira u tvari. Zahvaljujući znanju koje supstance imaju najbolju sposobnost da provode električnu struju, kablovi i žice električnih instalacija se prave od određenih metala.
Hemijska svojstva
Uspostavljanje, istraživanje i proučavanje druge strane medalje imovine je hemija. Svojstva supstanci sa njene tačke gledišta su njihova reaktivnost na interakciju. Neke supstance su u tom smislu izuzetno aktivne, na primer metali ili bilo koji oksidacioni agensi, dok druge, plemeniti (inertni) gasovi, u normalnim uslovima praktično ne stupaju u reakcije. Hemijska svojstva mogu se aktivirati ili pasivizirati po potrebi, ponekad bez većih poteškoća, au nekim slučajevima i ne lako. Naučnici provode mnogo sati u laboratorijama, putem pokušaja i grešaka, ostvarujući svoje ciljeve.ciljeve, ponekad se ne ostvaruju. Promjenom parametara okoline (temperatura, pritisak, itd.) ili korištenjem posebnih spojeva - katalizatora ili inhibitora - moguće je utjecati na hemijska svojstva tvari, a time i na tok reakcije.
Klasifikacija hemikalija
Sve klasifikacije se zasnivaju na podeli jedinjenja na organske i neorganske. Glavni element organske tvari je ugljik, spajajući se jedan s drugim i vodikom, atomi ugljika formiraju ugljikovodični kostur, koji se zatim puni drugim atomima (kiseonik, dušik, fosfor, sumpor, halogeni, metali i drugi), zatvara se u cikluse ili grane., čime se opravdava širok spektar organskih jedinjenja. Do danas je nauci poznato 20 miliona takvih supstanci. Dok postoji samo pola miliona mineralnih jedinjenja.
Svako jedinjenje je individualno, ali ima i mnogo sličnih osobina sa ostalima po svojstvima, strukturi i sastavu, na osnovu toga dolazi do grupisanja u klase supstanci. Hemija ima visok nivo sistematizacije i organizacije, to je egzaktna nauka.
Neorganske supstance
1. Oksidi su binarna jedinjenja sa kiseonikom:
a) kiseli - kada su u interakciji s vodom, daju kiselinu;
b) osnovni - kada su u interakciji s vodom, daju osnovu.
2. Kiseline su supstance koje se sastoje od jednog ili više vodikovih protona i kiselinskog ostatka.
3. Baze (alkalije) - sastoje se od jedne ili više hidroksilnih grupa i atoma metala:
a) amfoterni hidroksidi - pokazuju svojstva i kiselina i baza.
4. Soli su rezultat reakcije neutralizacije između kiseline i lužine (topive baze), koje se sastoje od atoma metala i jednog ili više kiselinskih ostataka:
a) kisele soli - anjon kiselinskog ostatka sadrži proton, rezultat nepotpune disocijacije kiseline;
b) bazične soli - hidroksilna grupa je vezana za metal, rezultat nepotpune disocijacije baze.
Organska jedinjenja
Postoji mnogo klasa supstanci u organskoj materiji, teško je zapamtiti toliki obim informacija odjednom. Glavno je znati osnovne podjele na alifatske i ciklične spojeve, karbociklične i heterociklične, zasićene i nezasićene. Ugljovodonici takođe imaju mnogo derivata u kojima je atom vodonika zamenjen halogenom, kiseonikom, azotom i drugim atomima, kao i funkcionalne grupe.
Supstanca u hemiji je osnova postojanja. Zahvaljujući organskoj sintezi, čovek danas ima ogromnu količinu veštačkih supstanci koje zamenjuju prirodne, a takođe nemaju analoga po svojim karakteristikama u prirodi.
