ნივთიერებების ქიმიური, ფიზიკური თვისებები

2024 ავტორი: Angel Austin | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 05:32

დღეს არსებობს დაახლოებით 2,5 მილიონი სხვადასხვა ნაერთი, როგორც ბუნებრივი წარმოშობისა, ასევე ადამიანის მიერ ხელოვნურად სინთეზირებული. ყველა მათგანი ძალიან განსხვავებულია, ზოგიერთი მათგანი შეუცვლელი მონაწილეა ცოცხალ ორგანიზმებში მიმდინარე ბიოლოგიურ პროცესებში. ნაერთები ერთმანეთისაგან გამოირჩევიან ნივთიერებების თვისებებით. მახასიათებლები და კიდევ რა საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ კონკრეტული ქიმიური მოლეკულა, ჩვენ შემდგომ განვიხილავთ.

რა არის ნივთიერება?

თუ თქვენ განსაზღვრავთ ამ კონცეფციას, თქვენ უნდა მიუთითოთ მისი კავშირი ფიზიკურ სხეულებთან. ყოველივე ამის შემდეგ, ჩვეულებრივია განიხილოს ნივთიერება, რომლისგანაც ეს ორგანოები შედგება. ასე რომ, მინა, რკინა, გოგირდი, ხე არის ნივთიერებები. მაგალითების მოყვანა შეიძლება უსასრულოდ. უფრო ადვილია ამის გაგება: განხილული ტერმინი ეხება მსოფლიოში არსებული მოლეკულების სხვადასხვა კომბინაციების მრავალფეროვნებას, ისევე როგორც მარტივ მონოატომურ ნაწილაკებს.

აქედან გამომდინარე, წყალი, ალკოჰოლი, მჟავები, ტუტეები, ცილები, ნახშირწყლები, მარილი, შაქარი, ქვიშა, თიხა, ბრილიანტი, აირები და ა.შ - ეს ყველაფერი ნივთიერებებია. მაგალითები საშუალებას გაძლევთ უფრო ნათლად აღიქვათ ამ კონცეფციის არსი.

ფიზიკური სხეული არის პროდუქტი, რომელიც შექმნილია ბუნების ან ადამიანის მიერ სხვადასხვა ნაერთების საფუძველზე. მაგალითად, ჭიქა არის სხეული, რომელიცდამზადებულია მინისგან, ხოლო ქაღალდის ფურცელი არის სხეული, რომელიც არის დამუშავებული რბილობი ან ხე.

რა თქმა უნდა, ყველა მოლეკულა განსხვავებულია. რაც საფუძვლად უდევს მათ განსხვავებას, ეწოდება მათ თვისებებს - ფიზიკური, ორგანოლეპტიკური და ქიმიური. ისინი განისაზღვრება სპეციალური მეთოდების გამოყენებით, რომლებიც თითოეულ მეცნიერებას აქვს საკუთარი. ეს შეიძლება იყოს მათემატიკური, ანალიტიკური, ექსპერიმენტული, ინსტრუმენტული მეთოდები და მრავალი სხვა მრავალფეროვანი. მაგალითად, ქიმიის მეცნიერება თითოეული ნივთიერებისთვის, უფრო სწორად, მისი იდენტიფიკაციისთვის იყენებს მის რეაგენტს. იგი შეირჩევა მოლეკულის სტრუქტურული თავისებურებებისა და ქიმიური თვისებების პროგნოზირების საფუძველზე. შემდეგ ის ექსპერიმენტულად მოწმდება, დამტკიცებულია და ფიქსირდება თეორიულ ბაზაში.

ნივთიერებების კლასიფიკაცია

ნაერთების ჯგუფებად დაყოფა შეიძლება ეფუძნებოდეს მრავალ განსხვავებულ მახასიათებელს. მაგალითად, მთლიანი მდგომარეობა. ყველა მათგანი შეიძლება იყოს ოთხი ტიპის ამ ფაქტორის მიხედვით:

• პლაზმა;
• გაზი;
• თხევადი;
• კრისტალური ნივთიერება (მყარი).

თუ საფუძვლად ავიღებთ უფრო "ღრმა" თვისებას, მაშინ ყველა ნივთიერება შეიძლება დაიყოს:

• ორგანული - დაფუძნებულია ნახშირბადის და წყალბადის ატომების ჯაჭვებზე და ციკლებზე;
• არაორგანული - ყველა დანარჩენი.

ელემენტარული შემადგენლობის მიხედვით, რომელიც ასახავს ნივთიერებების ფორმულებს, ყველა მათგანია:

• მარტივი - ერთი ტიპის ქიმიური ატომიდან;
• კომპლექსი - ორი ან მეტი სხვადასხვა ტიპის ელემენტი.

თავის მხრივ,მარტივი იყოფა ლითონებად და არალითონებად. ნაერთებს აქვთ მრავალი კლასი: მარილები, ფუძეები, მჟავები, ოქსიდები, ეთერები, ნახშირწყალბადები, ალკოჰოლები, ნუკლეინის მჟავები და ა.შ.

სხვადასხვა ტიპის ნაერთების ფორმულები

რა არის კავშირების ვიზუალური, ანუ გრაფიკული ჩვენება? რა თქმა უნდა, ეს არის ნივთიერებების ფორმულები. ისინი განსხვავებულები არიან. სახეობიდან გამომდინარე, მათში არსებული ინფორმაცია მოლეკულის შესახებ ასევე განსხვავდება. ასე რომ, არის ასეთი ვარიანტები:

1. ემპირიული, ან მოლეკულური. ასახავს ნივთიერების რაოდენობრივ და ხარისხობრივ შემადგენლობას. იგი მოიცავს შემადგენელი ელემენტების სიმბოლოებს და მის ქვედა მარცხენა კუთხეში არსებულ ინდექსს, რომელიც აჩვენებს ამ ატომის რაოდენობას მოლეკულაში. მაგალითად, N₂O, Na₂SO₄, AL_2(ასე4₎3.
2. ელექტრონული გრაფიკა. ეს ფორმულა აჩვენებს ვალენტური ელექტრონების რაოდენობას თითოეული ელემენტისთვის, რომელიც ქმნის ნაერთს. ამიტომ ამ ვარიანტის მიხედვით უკვე შესაძლებელია ნივთიერებების ზოგიერთი ქიმიური და ფიზიკური თვისებების პროგნოზირება.
3. ორგანულ ქიმიაში ჩვეულებრივ გამოიყენება სრული და შემოკლებული სტრუქტურული ფორმულები. ისინი ასახავს მოლეკულებში ატომების შეერთების წესრიგს, გარდა ამისა, ისინი ნათლად მიუთითებენ ნივთიერების კუთვნილებაზე ნაერთების კონკრეტულ კლასში. და ეს საშუალებას გაძლევთ ზუსტად განსაზღვროთ მოლეკულის კონკრეტული ტიპი და იწინასწარმეტყველოთ მისთვის დამახასიათებელი ყველა ურთიერთქმედება.

ამიტომ, ქიმიური სიმბოლიზმი და ნაერთების სწორად ჩამოყალიბებული ფორმულები ყველა ცნობილ ნივთიერებასთან მუშაობის ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილია. ეს არის თეორიული საფუძვლები, რომლებიც უნდა იცოდეთქიმიის ყველა სტუდენტი.

ფიზიკური თვისებები

ძალიან მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ნივთიერებების გამოვლენილი ფიზიკური თვისებები. რა ეკუთვნის ამ ჯგუფს?

1. აგრეგატული მდგომარეობა სხვადასხვა პირობებში, მათ შორის სტანდარტული.
2. დუღილის, დნობის, გაყინვის, აორთქლების ტემპერატურა.
3. ორგანოლეფსიური მახასიათებლები: ფერი, სუნი, გემო.
4. ხსნადობა წყალში და სხვა გამხსნელებში (მაგალითად, ორგანული).
5. სიმკვრივე და სითხე, სიბლანტე.
6. ელექტრო და თბოგამტარობა, სითბოს სიმძლავრე.
7. ელექტრული გამტარიანობა.
8. რადიოაქტიურობა.
9. აბსორბცია და გამონაბოლქვი.
10. ინდუქციურობა.

ასევე არსებობს მთელი რიგი ინდიკატორები, რომლებიც ძალიან მნიშვნელოვანია სრული სიისთვის, რომელიც ასახავს ნივთიერებების თვისებებს. თუმცა, ისინი ფიზიკურსა და ქიმიურს შორის არიან. ეს არის:

• ელექტროდის პოტენციალი;
• კრისტალური გისოსის ტიპი;
• ელექტრონუარყოფითობა;
• სიხისტე და მტვრევადობა;
• დუქნილობა და დრეკადობა;
• არასტაბილურობა ან არასტაბილურობა;
• ბიოლოგიური ზემოქმედება ცოცხალ ორგანიზმებზე (შხამიანი, მახრჩობელი, ნერვის დამბლა, ნეიტრალური, სასარგებლო და ა.შ.).

ხშირად ეს ინდიკატორები სწორედ მაშინ არის ნახსენები, როდესაც უკვე უშუალოდ განიხილება ნივთიერებების ქიმიური თვისებები. თუმცა, თქვენ ასევე შეგიძლიათ მიუთითოთ ისინი ფიზიკურ განყოფილებაში, რაც შეცდომა არ იქნება.

ნივთიერებების ქიმიური თვისებები

ამ ჯგუფში შედისგანხილული მოლეკულის ყველა შესაძლო სახის ურთიერთქმედება სხვა მარტივ და რთულ ნივთიერებებთან. ანუ ეს არის უშუალოდ ქიმიური რეაქციები. თითოეული ტიპის კავშირისთვის, ისინი მკაცრად სპეციფიკურია. თუმცა, საერთო ჯგუფის თვისებები გამოირჩევა ნივთიერებების მთელი კლასისთვის.

მაგალითად, ყველა მჟავას შეუძლია რეაგირება ლითონებთან მათი პოზიციის მიხედვით ლითონის ძაბვის ელექტროქიმიურ სერიაში. ასევე, ყველას ახასიათებს ნეიტრალიზაციის რეაქციები ტუტეებთან, ურთიერთქმედება უხსნად ფუძეებთან. თუმცა, კონცენტრირებული გოგირდის და აზოტის მჟავები განსაკუთრებულია, რადგან მეტალებთან მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები განსხვავდება კლასის სხვა წევრებთან რეაქციის შედეგად მიღებული პროდუქტებისგან.

თითოეულ ნივთიერებას აქვს მრავალი ქიმიური თვისება. მათი რაოდენობა განისაზღვრება ნაერთის აქტივობით, ანუ სხვა კომპონენტებთან რეაგირების უნარით. არის უაღრესად რეაქტიული, არის პრაქტიკულად ინერტული. ეს მკაცრად ინდივიდუალური მაჩვენებელია.

მარტივი ნივთიერებები

ეს მოიცავს ატომებს, რომლებიც შედგება ერთი და იგივე ტიპის ატომებისგან, მაგრამ განსხვავებული რიცხვებისგან. მაგალითად, S_8, O_2, O_3, Au, N _2, P_4, CL_2, Ar და სხვები.

მარტივი ნივთიერებების ქიმიური თვისებები მცირდება ურთიერთქმედებამდე:

• მეტალები;
• არამეტალები;
• წყალი;
• მჟავები;
• ტუტეები და ამფოტერული ჰიდროქსიდები;
• ორგანული ნაერთები;
• მარილები;
• ოქსიდები;
• პეროქსიდები და ანჰიდრიდები და სხვამოლეკულები.

კიდევ ერთხელ, უნდა აღინიშნოს, რომ ეს არის უაღრესად სპეციფიკური მახასიათებელი თითოეული კონკრეტული შემთხვევისთვის. ამიტომ მარტივი ნივთიერებების ფიზიკური და ქიმიური თვისებები ინდივიდუალურად განიხილება.

კომპლექსური ნივთიერებები

ამ ჯგუფში შედის ნაერთები, რომელთა მოლეკულები წარმოიქმნება ორი ან მეტი განსხვავებული ქიმიური ელემენტისგან. თითოეული მათგანის რაოდენობა შეიძლება განსხვავებული იყოს. გასაგებად, აქ მოცემულია რამდენიმე მარტივი მაგალითი:

• H₃PO₄;
• K₃[Fe(CN)₆];
• Cu(OH)₂;
• LiF;
• AL₂O₃ და სხვა.

ვინაიდან ყველა მათგანი მიეკუთვნება ნივთიერებების სხვადასხვა კლასს, შეუძლებელია ყველასთვის საერთო ფიზიკური და ქიმიური მახასიათებლების გამოყოფა. ეს არის სპეციფიკური თვისებები, თავისებური და ინდივიდუალური თითოეულ შემთხვევაში.

არაორგანული ნივთიერებები

დღეს მათი რიცხვი 500 ათასზე მეტია. არსებობს როგორც მარტივი, ასევე რთული. საერთო ჯამში შეიძლება გამოიყოს არაორგანული ნაერთების რამდენიმე ძირითადი კლასი, რომლებიც წარმოადგენს მათ მრავალფეროვნებას.

1. მარტივი ნივთიერებები ლითონები.
2. ოქსიდები.
3. მარტივი ნივთიერებები არამეტალები.
4. კეთილშობილი ან ინერტული აირები.
5. პეროქსიდები.
6. ანჰიდრიდები.
7. არასტაბილური წყალბადის ნაერთები.
8. ჰიდრიდები.
9. მარილები.
10. მჟავები.
11. საფუძვლები.
12. ამფოტერული ნაერთები.

თითოეული კლასის ნებისმიერ წარმომადგენელს აქვს საკუთარი ფიზიკური ნაკრებიქიმიური თვისებები, რაც საშუალებას აძლევს მას გამოირჩეოდეს სხვა ნაერთებისგან და გამოიკვეთოს.

ორგანული ნივთიერებების თვისებები

ორგანიკა არის ქიმიის ფილიალი, რომელიც ეხება არაორგანულის გარდა სხვა ნაერთების და მათი თვისებების შესწავლას. მათი სტრუქტურა დაფუძნებულია ნახშირბადის ატომებზე, რომლებსაც შეუძლიათ ერთმანეთთან შერწყმა სხვადასხვა სტრუქტურაში:

• წრფივი და განშტოებული ჯაჭვები;
• ციკლი;
• არომატიული ბეჭდები;
• ჰეტეროციკლები.

ცოცხალი ორგანიზმები სწორედ ასეთი ნაერთებისგან შედგება, რადგან სიცოცხლის საფუძველი ცილები, ცხიმები და ნახშირწყლებია. ყველა მათგანი ორგანული ნივთიერებების წარმომადგენელია. ამიტომ მათი თვისებები განსაკუთრებულია. თუმცა, ნებისმიერ შემთხვევაში, რა სახის მოლეკულაზეც არ უნდა იყოს საუბარი, ის მაინც ხასიათდება ფიზიკურ-ქიმიური თვისებების გარკვეული ნაკრებით, რაც უკვე აღვნიშნეთ.

რა არის ცოცხალი მატერია?

ცოცხალი არის ნივთიერება, რომლისგანაც შედგება ჩვენი პლანეტის მთელი ბიომასა. ანუ ის ორგანიზმები, რომლებიც მასზე ქმნიან სიცოცხლეს:

• ბაქტერიები და ვირუსები;
• მარტივი;
• მცენარეები;
• ცხოველები;
• სოკო;
• ხალხი.

ვინაიდან ცოცხალი არსების შემადგენლობაში შემავალი ნაერთების ძირითადი ნაწილი ორგანულია, სწორედ ისინი შეიძლება მივაკუთვნოთ ცოცხალი ნივთიერების ჯგუფს. თუმცა არა ყველა. მხოლოდ ისეთები, რომელთა გარეშეც შეუძლებელია ცოცხალი ბიოსფეროს წარმომადგენლების არსებობა. ეს არის ცილები, ნუკლეინის მჟავები, ჰორმონები, ვიტამინები, ცხიმები, ნახშირწყლები, ამინომჟავები და სხვა. შემოიღეს ტერმინი „ცოცხალი მატერია“.ვერნადსკი, პლანეტის ბიოსფეროს დოქტრინის ფუძემდებელი.

ცოცხალი მატერიის თვისებები:

• ენერგიის ფლობა მისი გარდაქმნის შესაძლებლობით;
• თვითრეგულირება;
• თავისუფალი გადაადგილება;
• თაობათა მონაცვლეობა;
• ექსტრემალური მრავალფეროვნება.

კრისტალები და მეტალის ნივთიერებები

კრისტალური ეხება ყველა ნაერთს, რომელსაც აქვს გარკვეული ტიპის სივრცითი გისოსის სტრუქტურა. არსებობს ნაერთები ატომური, მოლეკულური ან მეტალის კრისტალური ბადით. ტიპის მიხედვით, კრისტალური ნივთიერებების თვისებებიც განსხვავდება. ტიპიური მყარი ნაერთები წვრილად ან უხეში გაფანტული კრისტალების სახით არის სხვადასხვა მარილები.

არსებობს ასევე მსგავსი სტრუქტურის მარტივი ნივთიერებები, როგორიცაა ბრილიანტი ან გრაფიტი, ძვირფასი და ნახევრადძვირფასი ქვები, მინერალები, ქანები. მათი ძირითადი თვისებები:

• სიხისტე;
• სისუსტე;
• საშუალო დნობის და დუღილის წერტილები.

თუმცა, როგორც ყოველთვის, ყველა მახასიათებელი შეიძლება არ იყოს ყველასთვის შესაფერისი.

ნივთიერების მეტალის თვისებები ნაჩვენებია ლითონებით, მათი შენადნობებით. მათთვის შეიძლება გამოიყოს საერთო მახასიათებლების ნაკრები:

• დუქნილობა და დრეკადობა;
• მაღალი დუღილის წერტილი, დნობის წერტილი;
• ელექტრო და თბოგამტარობა;
• მეტალის ბზინვარება.