Các khái niệm cơ bản của hóa học. Các chất và hỗn hợp riêng lẻ

về mặt ý nghĩa, nó gần với khái niệm vật chất, nhưng không hoàn toàn tương đương với nó. Trong khi từ “vật chất” chủ yếu gắn liền với những ý tưởng về thực tế thô ráp, trơ, chết, trong đó các quy luật cơ học chiếm ưu thế, thì chất là “vật chất”, nhờ vào việc tiếp nhận hình thức, gợi lên những suy nghĩ về thiết kế, sức sống và sự cao quý. . Xem cách dệt Gestalt.

Độ nét tuyệt vời

Định nghĩa chưa đầy đủ ↓

Chất

theo loại sự việc. Một tập hợp các thành tạo rời rạc có khối lượng nghỉ.

Mô tả “loài” là hình thái và chính xác, nhưng nó không thể làm chúng tôi hài lòng, vì đây chỉ là một sự phân chia phân loại thuần túy, mà trên thực tế, với phép tính gần đúng đầu tiên, không có gì tương ứng.

Có giả thuyết cho rằng vật chất ở “dạng nguyên chất” là chân không (vật đầu tiên). Khi đó: chất là một trong những khách thể (đối tượng thứ năm) của thế giới vật chất; vật chất ở dạng sóng đứng tạo thành hạt cơ bản (electron, positron, proton, neutron, v.v.) - vật thể thứ tư, ở dạng sóng truyền - photon (vật thể thứ ba) và sự kết hợp của chúng - nguyên tử - vấn đề. Vật thứ hai là trường (sức căng chân không, tương tự như lực căng cơ của lò xo).

Ở đây bạn có thể tưởng tượng: có chân không (vật thể đầu tiên) và một thứ khác (vật thể số 0), ví dụ: apeiron, Tâm trí phổ quát, Chúa, v.v., tức là một thứ gì đó vượt quá giới hạn nhận thức của chúng ta Thế giới và sự tương tác của nó với chân không tạo ra trường và vật chất, sự phát triển hơn nữa (chuyển động và biến đổi) của chúng sẽ tạo ra toàn bộ sự đa dạng của Thế giới, bao gồm cả Sự sống. Sự tưởng tượng này phần nào mâu thuẫn với hệ thống quan điểm về Thế giới dựa trên khái niệm coi vật chất là một thứ “có sẵn cho sự quan sát của chúng ta”.

Một lựa chọn khác: vật chất, trường và chân không là những trạng thái khác nhau của vật chất (tương tự như cách nước có thể tồn tại ở các trạng thái khác nhau: khí, lỏng, rắn).

Chân không là trạng thái không bị xáo trộn, trường là trạng thái ứng suất, vật chất là trạng thái dao động. Phát triển tư tưởng xa hơn, chúng ta thu được: vật chất bất động - chân không, sóng điện áp chuyển động trong đó - một trường, một photon, một gói sóng đứng chuyển động - vật chất.

Định nghĩa chưa đầy đủ ↓

Nguyên tố hóa học, chất đơn giản và phức tạp, tính đẳng hướng. Khối lượng nguyên tử và phân tử tương đối, mol, khối lượng mol. Hiệu lực, trạng thái oxy hóa, liên kết hóa học, công thức cấu trúc.


Hội thảo: Tính toán sử dụng công thức hóa học, giải phương trình hóa học để tìm công thức hóa học của một chất. Giải bài toán bằng khái niệm “khối lượng mol”. Tính toán bằng các phương trình hóa học, nếu một trong các chất được lấy vượt quá, nếu một trong các chất chứa tạp chất. Giải bài toán xác định hiệu suất sản phẩm phản ứng.


Hóa học là khoa học về các chất, tính chất và sự biến đổi của chúng xảy ra do các phản ứng hóa học, cũng như các định luật cơ bản mà các biến đổi này phải tuân theo. Vì tất cả các chất đều được cấu tạo từ các nguyên tử, nhờ liên kết hóa học nên có thể tạo thành phân tử, nên hóa học chủ yếu liên quan đến việc nghiên cứu sự tương tác giữa các nguyên tử và phân tử thu được do những tương tác đó.


Nguyên tố hóa học - một loại nguyên tử nhất định có tên, số thứ tự và vị trí trong bảng tuần hoàn được gọi là nguyên tố hóa học. Hiện nay, 118 nguyên tố hóa học đã được biết đến, kết thúc bằng Uuo (Ununoctium). Mỗi nguyên tố được ký hiệu bằng một ký hiệu đại diện cho một hoặc hai chữ cái trong tên Latin của nó (hydro được ký hiệu bằng H, chữ cái đầu tiên trong tên Latin Hydrogenium).


Chất là một loại vật chất có những tính chất vật lý và hóa học nhất định. Tập hợp các nguyên tử, hạt nguyên tử hoặc phân tử nằm ở một trạng thái kết tụ nhất định. Cơ thể vật chất được tạo thành từ vật chất (đồng là vật chất, đồng xu là cơ thể vật chất).


Một chất đơn giản là một chất bao gồm các nguyên tử của một nguyên tố hóa học: hydro, oxy, v.v..


Một chất phức tạp là một chất bao gồm các nguyên tử của các nguyên tố hóa học khác nhau: axit, nước, v.v..


Tính đẳng hướng là khả năng một số nguyên tố hóa học tồn tại ở dạng hai hoặc nhiều chất đơn giản, khác nhau về cấu trúc và tính chất. Ví dụ: kim cương và than đá được tạo thành từ cùng một nguyên tố - carbon.

Khối lượng nguyên tử tương đối. Khối lượng nguyên tử tương đối của một nguyên tố là tỉ số giữa khối lượng tuyệt đối của nguyên tử với 1/12 khối lượng tuyệt đối của nguyên tử đồng vị cacbon 12C. Khối lượng nguyên tử tương đối của một nguyên tố được ký hiệu bằng ký hiệu Ar, trong đó r là chữ cái đầu của từ tương đối trong tiếng Anh.


Trọng lượng phân tử tương đối. Khối lượng phân tử tương đối Mr là tỉ số giữa khối lượng tuyệt đối của một phân tử với 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị cacbon 12C.


Lưu ý rằng khối lượng tương đối, theo định nghĩa, là đại lượng không thứ nguyên.


Do đó, thước đo khối lượng nguyên tử và phân tử tương đối là 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị cacbon 12C, được gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử (amu):


Mol. Trong hóa học, một đại lượng đặc biệt có tầm quan trọng cực kỳ lớn - lượng của một chất.


Lượng của một chất được xác định bởi số đơn vị cấu trúc (nguyên tử, phân tử, ion hoặc hạt khác) của chất đó, nó thường được ký hiệu là n và biểu thị bằng mol (mol).


Mol là đơn vị đo lượng của một chất chứa cùng số đơn vị cấu trúc của một chất nhất định với số nguyên tử chứa trong 12 g cacbon, chỉ bao gồm đồng vị 12C.


Số Avogadro. Định nghĩa về mol dựa trên số lượng đơn vị cấu trúc có trong 12 g cacbon. Người ta đã xác định được rằng khối lượng cacbon này chứa 6,02 × 1023 nguyên tử cacbon. Do đó, bất kỳ chất nào có lượng 1 mol đều chứa 6,02 × 1023 đơn vị cấu trúc (nguyên tử, phân tử, ion).


Số lượng hạt 6,02 × 1023 được gọi là số Avogadro hay hằng số Avogadro và được ký hiệu là NA:


N A = 6,02 × 10 23 mol -1


Khối lượng mol. Để thuận tiện cho việc tính toán được thực hiện trên cơ sở các phản ứng hóa học và có tính đến lượng thuốc thử ban đầu và sản phẩm phản ứng tính bằng mol, khái niệm khối lượng mol của một chất được đưa ra.


Khối lượng mol M của một chất là tỉ số giữa khối lượng của nó và lượng chất đó:
trong đó g là khối lượng tính bằng gam, n là lượng chất tính bằng mol, M là khối lượng mol tính bằng g/mol - một giá trị không đổi đối với mỗi chất đã cho.
Giá trị khối lượng mol bằng số với khối lượng phân tử tương đối của một chất hoặc khối lượng nguyên tử tương đối của một nguyên tố.


Hóa trị là khả năng các nguyên tử của các nguyên tố hóa học hình thành một số liên kết hóa học nhất định với các nguyên tử của các nguyên tố khác hoặc số lượng liên kết mà một chất có thể hình thành.


Trạng thái oxy hóa (số oxy hóa, điện tích chính thức) - một giá trị quy ước phụ trợ để ghi lại các quá trình phản ứng oxy hóa, khử và oxi hóa khử, giá trị số của điện tích được gán cho một nguyên tử trong phân tử với giả định rằng các cặp electron thực hiện liên kết bị dịch chuyển hoàn toàn về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.
Ý tưởng về mức độ oxy hóa là cơ sở cho việc phân loại và đặt tên cho các hợp chất vô cơ.


Số oxi hóa tương ứng với điện tích của ion hoặc điện tích chính thức của nguyên tử trong phân tử hoặc đơn vị công thức, ví dụ:


Na + Cl - , Mg 2+ Cl 2 - , N -3 H 3 - , C +2 O -2 , C +4 O 2 -2 , Cl + F - , H + N +5 O -2 3 , C -4 H 4 + , K +1 Mn +7 O -2 4 .


Số oxi hóa được ghi phía trên biểu tượng nguyên tố. Không giống như biểu thị điện tích của ion, khi biểu thị trạng thái oxy hóa, dấu được đưa ra trước, sau đó là giá trị số chứ không phải ngược lại.


H + N +3 O -2 2 - trạng thái oxy hóa, H + N 3+ O 2- 2 - điện tích.


Trạng thái oxy hóa của một nguyên tử trong một chất đơn giản bằng 0, ví dụ:


Ô 0 3, Br 0 2, C 0.


Tổng đại số của các trạng thái oxy hóa của các nguyên tử trong phân tử luôn bằng 0:


H + 2 S +6 O -2 4 , (+1 2) + (+6 1) + (-2 4) = +2 +6 -8 = 0


Liên kết hóa học, lực hút lẫn nhau của các nguyên tử dẫn đến sự hình thành phân tử và tinh thể. Người ta thường nói rằng trong một phân tử hoặc trong tinh thể có các liên kết hóa học giữa các nguyên tử lân cận. Liên kết hóa học được xác định bởi sự tương tác giữa các hạt tích điện (hạt nhân và electron). Các đặc điểm chính của liên kết hóa học là độ bền, độ dài, độ phân cực.

Thuộc tính là tập hợp các đặc tính mà một số chất khác với các chất khác; chúng có thể là hóa học và vật lý.


Tính chất vật lý là những đặc tính của một chất, khi đặc trưng, ​​chất đó không làm thay đổi thành phần hóa học của nó (mật độ, trạng thái kết tụ, nhiệt độ nóng chảy, sôi...)


Tính chất hóa học là khả năng các chất tương tác với các chất khác hoặc thay đổi dưới tác dụng của những điều kiện nhất định dẫn đến sự biến đổi một hoặc nhiều chất thành chất khác.


Hiện tượng vật lý - chất mới không được hình thành.
Hiện tượng hóa học - có chất mới được hình thành.

Trong cuộc sống, chúng ta được bao quanh bởi nhiều cơ thể và đồ vật khác nhau. Ví dụ, trong nhà đây là cửa sổ, cửa ra vào, bàn, bóng đèn, cốc, ngoài trời - ô tô, đèn giao thông, nhựa đường. Bất kỳ cơ thể hoặc vật thể bao gồm vật chất. Bài viết này sẽ thảo luận về chất là gì.

Hóa học là gì?

Nước là dung môi và chất ổn định cần thiết. Nó có khả năng chịu nhiệt mạnh và tính dẫn nhiệt. Môi trường nước thuận lợi cho sự xảy ra các phản ứng hóa học cơ bản. Nó được đặc trưng bởi tính minh bạch và thực tế có khả năng chống nén.

Sự khác biệt giữa các chất vô cơ và hữu cơ là gì?

Không có sự khác biệt bên ngoài đặc biệt mạnh mẽ giữa hai nhóm chất này. Sự khác biệt chính nằm ở cấu trúc, trong đó các chất vô cơ có cấu trúc phi phân tử và các chất hữu cơ có cấu trúc phân tử.

Các chất vô cơ có cấu trúc phi phân tử nên có đặc điểm là nhiệt độ nóng chảy và sôi cao. Chúng không chứa carbon. Chúng bao gồm các khí hiếm (neon, argon), kim loại (canxi, canxi, natri), các chất lưỡng tính (sắt, nhôm) và phi kim (silicon), hydroxit, hợp chất nhị phân, muối.

Các chất hữu cơ có cấu trúc phân tử. Chúng có điểm nóng chảy khá thấp và phân hủy nhanh khi đun nóng. Chủ yếu bao gồm carbon. Ngoại lệ: cacbua, cacbonat, oxit cacbon và xyanua. Carbon cho phép hình thành một số lượng lớn các hợp chất phức tạp (hơn 10 triệu trong số chúng được biết đến trong tự nhiên).

Hầu hết các lớp của chúng đều có nguồn gốc sinh học (carbohydrate, protein, lipid, axit nucleic). Các hợp chất này bao gồm nitơ, hydro, oxy, phốt pho và lưu huỳnh.

Để hiểu chất là gì, cần phải hình dung xem nó có vai trò gì trong cuộc sống của chúng ta. Bằng cách tương tác với các chất khác, nó tạo thành những chất mới. Không có họ, cuộc sống của thế giới xung quanh không thể tách rời và không thể tưởng tượng được. Tất cả các đồ vật đều bao gồm một số chất nhất định, vì vậy chúng đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống của chúng ta.

Chất là gì là một trong những câu hỏi mà câu trả lời có vẻ rõ ràng, nhưng mặt khác, hãy cố gắng trả lời nó! Thoạt nhìn, mọi thứ đều đơn giản: vật chất là những gì cơ thể được tạo ra... bằng cách nào đó nó lại trở nên mơ hồ. Hãy cố gắng tìm ra nó.

Để đơn giản, hãy bắt đầu với một khái niệm thậm chí còn phức tạp và trừu tượng hơn - vật chất. Ngày nay người ta tin rằng vật chất là một thực tại khách quan tồn tại trong không gian và thay đổi theo thời gian.

Thực tế này tồn tại dưới hai hình thức. Một trong những dạng này có tính chất sóng: không trọng lượng, tính liên tục, tính thấm, khả năng truyền với tốc độ ánh sáng. Bản chất của dạng kia là hạt: nó có khối lượng nghỉ, bao gồm các hạt cục bộ (hạt nhân nguyên tử và electron), có khả năng thấm kém (và trong một số trường hợp hoàn toàn không thể xuyên qua), và cách xa tốc độ ánh sáng. Dạng tồn tại đầu tiên của vật chất được gọi là trường, dạng thứ hai - chất.

Ở đây cần phải bảo lưu: sự phân chia rõ ràng như vậy đã được thực hiện vào thế kỷ 19 sau đó, với việc phát hiện ra thuyết nhị nguyên sóng hạt, điều này đã phải được đặt ra nghi vấn. Hóa ra là trường và vật chất có nhiều điểm chung hơn người ta có thể mong đợi, bởi vì ngay cả electron cũng biểu hiện các tính chất của cả hạt và sóng! Tuy nhiên, điều này thể hiện ở vi mô, ở cấp độ hạt cơ bản, ở cấp độ vĩ mô - ở cấp độ vật thể - điều này không rõ ràng nên việc phân chia thành vật chất và trường là khá phù hợp.

Nhưng hãy quay lại vấn đề của chúng ta. Như tất cả chúng ta đều nhớ ở trường, nó có thể tồn tại ở ba trạng thái. Một trong số đó là chất rắn: các phân tử gần như bất động, bị hút mạnh vào nhau nên vật thể vẫn giữ được hình dạng. Loại còn lại là chất lỏng: các phân tử có thể di chuyển từ nơi này sang nơi khác, cơ thể có hình dạng của vật chứa nó mà không có hình dạng riêng. Và cuối cùng - khí: chuyển động hỗn loạn của các phân tử, kết nối yếu giữa chúng, do đó - không chỉ có hình dạng mà còn cả thể tích: khí sẽ lấp đầy một thùng chứa có thể tích bất kỳ, tự phân phối khắp nó. Bất kỳ chất nào cũng có thể ở trạng thái như vậy, câu hỏi duy nhất là những điều kiện nào cần thiết cho việc này - ví dụ, hydro kim loại, có sẵn trên Sao Mộc, vẫn chưa thể thu được trên Trái đất ngay cả trong phòng thí nghiệm.

Nhưng còn có trạng thái thứ tư của vật chất - plasma. Nó là một loại khí bị ion hóa - tức là một loại khí trong đó, cùng với các nguyên tử trung tính, có các hạt tích điện dương và âm - các ion (nguyên tử đã mất một số electron) và electron, trong khi số lượng các hạt tích điện dương và âm cân bằng lẫn nhau - đây được gọi là chuẩn trung hòa. Trạng thái vật chất này có thể xảy ra ở nhiệt độ rất cao - hàng nghìn kelvin. Điều này đặt ra câu hỏi: nếu plasma là một chất khí bị ion hóa thì tại sao nó lại được coi là trạng thái thứ tư của vật chất, tại sao nó không được coi là một loại khí?

Hóa ra bạn không thể! Ở một số tính chất, plasma đối lập với khí. Khí có độ dẫn điện cực thấp, trong khi plasma có độ dẫn điện cao. Khí bao gồm các hạt tương tự nhau, rất hiếm khi va chạm và plasma bao gồm các hạt có điện tích khác nhau, liên tục tương tác với nhau.

Nếu bạn khó tưởng tượng plasma là gì, đừng buồn: bạn nhìn thấy nó hàng ngày và nếu may mắn, bạn nhìn thấy nó hàng đêm, bởi vì đó là thành phần cấu tạo nên các ngôi sao, bao gồm cả Mặt trời của chúng ta! Con người cũng đã học cách sử dụng nó: chính plasma neon hoặc argon “hoạt động” trong các biển báo được chiếu sáng!

Vì vậy, chúng ta có thể tự tin nói không phải về ba, mà về bốn trạng thái của vật chất... chẳng phải đây là điều mà các nhà triết học cổ đại đã đoán khi nói về bốn yếu tố của sự tồn tại: “đất” (rắn), “nước” (lỏng) ), “không khí” (khí) ), “lửa” (plasma)? Và chúng tôi, những hậu duệ vô lý, vẫn đang tìm kiếm một loại thần bí nào đó trong chuyện này!

Khi nghiên cứu các lĩnh vực khoa học khác nhau như một phần của khóa học ở trường phổ thông hoặc đại học, có thể dễ dàng nhận thấy rằng chúng thường hoạt động với khái niệm vật chất.


Nhưng vật chất trong vật lý và hóa học là gì, định nghĩa của hai ngành khoa học này có gì khác nhau? Chúng ta hãy thử xem xét kỹ hơn.

Vật chất trong vật lý là gì?

Vật lý cổ điển dạy rằng vật chất tạo nên Vũ trụ ở một trong hai trạng thái cơ bản - ở dạng vật chất và ở dạng trường. Trong vật lý, vật chất được gọi là vật chất gồm các hạt cơ bản (chủ yếu là neutron, proton và electron), tạo thành các nguyên tử, phân tử có khối lượng nghỉ khác 0.

Vật chất được đại diện bởi các vật thể vật lý khác nhau có một số thông số có thể đo lường được một cách khách quan. Bất cứ lúc nào, bạn có thể đo trọng lượng và mật độ riêng của chất đang nghiên cứu, độ đàn hồi và độ cứng, độ dẫn điện và tính chất từ, độ trong suốt, khả năng chịu nhiệt, v.v.

Tùy thuộc vào loại chất và điều kiện bên ngoài, các thông số này có thể thay đổi trong giới hạn khá rộng. Đồng thời, mỗi loại chất được đặc trưng bởi một tập hợp các đặc tính không đổi nhất định phản ánh các chỉ số chất lượng của nó.

Trạng thái tổng hợp của các chất

Tất cả các chất tồn tại trong Vũ trụ đều có thể tồn tại ở một trong các trạng thái kết tụ:

- ở dạng khí;

- ở dạng chất lỏng;

- ở trạng thái rắn;

- ở dạng huyết tương.

Đồng thời, nhiều chất được đặc trưng bởi trạng thái chuyển tiếp hoặc ranh giới. Phổ biến nhất trong số đó là:

- vô định hình, hoặc thủy tinh;

- tinh thể lỏng;

- độ đàn hồi cao.


Ngoài ra, một số chất trong điều kiện bên ngoài đặc biệt có thể chuyển sang trạng thái siêu chảy và siêu dẫn.

Một chất trong hóa học là gì?

Khoa học hóa học nghiên cứu các chất bao gồm các nguyên tử, cũng như các quy luật diễn ra sự biến đổi của các chất, được gọi là phản ứng hóa học. Các chất có thể ở dạng nguyên tử, phân tử, ion, gốc tự do, cũng như hỗn hợp của chúng.

Hóa học phân chia các chất thành những chất đơn giản, tức là những loại bao gồm các nguyên tử cùng loại và những loại phức tạp bao gồm các loại nguyên tử khác nhau. Các chất đơn giản được gọi là nguyên tố hóa học: tất cả các chất trên thế giới đều được tạo thành từ chúng, giống như gạch.

Trong phản ứng hóa học, các chất tương tác với nhau, trao đổi nguyên tử và nhóm nguyên tử dẫn đến hình thành các chất mới. Đồng thời, hóa học không xét đến các quá trình xảy ra sự thay đổi cấu trúc nguyên tử: số lượng và loại nguyên tử tham gia phản ứng luôn không thay đổi.

Tất cả các chất đơn giản được tóm tắt trong cái gọi là bảng tuần hoàn các nguyên tố, được tạo ra bởi nhà khoa học người Nga D.I. Mendeleev. Trong bảng này, các chất đơn giản được sắp xếp theo thứ tự khối lượng nguyên tử tăng dần và được nhóm theo tính chất, điều này giúp đơn giản hóa rất nhiều việc nghiên cứu sâu hơn về chúng.

Các chất hữu cơ và vô cơ

Trong hóa học hiện đại, người ta thường chia tất cả các chất thành hai nhóm chính: vô cơ và hữu cơ. Các chất vô cơ bao gồm:

oxit– hợp chất của các nguyên tố hóa học với oxy;

axit– các hợp chất bao gồm các nguyên tử hydro và cái gọi là dư lượng axit;

muối- các chất bao gồm các nguyên tử kim loại và dư lượng axit;

bazơ hoặc kiềm– các hợp chất bao gồm một kim loại và một nhóm hydroxyl hoặc một số nhóm;

hydroxit lưỡng tính- Là chất có tính chất bazơ và axit.

Ngoài ra còn có các hợp chất phức tạp hơn của các nguyên tố vô cơ. Tổng cộng có tới nửa triệu loại chất vô cơ.


Chất hữu cơ là hợp chất của cacbon với hydro và các nguyên tố hóa học khác. Phần lớn chúng là các phân tử phức tạp bao gồm một số lượng lớn các nguyên tử. Có nhiều loại chất hữu cơ, tùy thuộc vào thành phần và cấu trúc phân tử của chúng. Tổng cộng, khoa học hiện biết hơn 20 triệu loại chất hữu cơ.