شیمی معدنی عمومی مبانی شیمی معدنی تهیه فرمول برای ظرفیت

در این مرحله از تکامل، حتی یک نفر نمی تواند زندگی خود را بدون شیمی تصور کند. از این گذشته ، هر روز در سراسر جهان واکنش های شیمیایی مختلفی رخ می دهد که بدون آنها وجود همه موجودات زنده به سادگی غیرممکن است. به طور کلی در شیمی دو بخش وجود دارد: شیمی معدنی و شیمی آلی. برای درک تفاوت های اصلی آنها، ابتدا باید بدانید که این بخش ها چیستند.

شیمی معدنی

مشخص است که این حوزه مطالعات شیمی است کلیه خواص فیزیکی و شیمیایی مواد معدنیو همچنین ترکیبات آنها با در نظر گرفتن ترکیب، ساختار و همچنین توانایی آنها برای انجام واکنش های مختلف با استفاده از معرف ها و در غیاب آنها.

آنها می توانند هم ساده و هم پیچیده باشند. با کمک مواد معدنی، مواد جدید از نظر فنی مهم ایجاد می شود که در بین جمعیت مورد تقاضا هستند. به طور دقیق، این بخش از شیمی به مطالعه آن دسته از عناصر و ترکیباتی می پردازد که توسط طبیعت زنده ایجاد نمی شوند و مواد بیولوژیکی نیستند، بلکه به دست می آیند. با سنتز از مواد دیگر.

در جریان برخی آزمایشات مشخص شد که موجودات زنده قادر به تولید مواد معدنی زیادی هستند و همچنین می توان مواد آلی را در آزمایشگاه سنتز کرد. اما، با وجود این، هنوز هم به سادگی لازم است که این دو ناحیه را از یکدیگر جدا کنیم، زیرا تفاوت هایی در مکانیسم واکنش، ساختار و خواص مواد در این مناطق وجود دارد که اجازه نمی دهد همه چیز در یک بخش ترکیب شود.

برجسته مواد معدنی ساده و پیچیده. مواد ساده شامل دو گروه از ترکیبات هستند - فلزات و غیر فلزات. فلزات عناصری هستند که تمام خواص فلزی را دارند و همچنین بین آنها پیوند فلزی وجود دارد. این گروه شامل انواع زیر است: فلزات قلیایی، فلزات قلیایی خاکی، فلزات واسطه، فلزات سبک، نیمه فلزات، لانتانیدها، اکتینیدها و همچنین منیزیم و بریلیم. از تمام عناصر رسمی شناخته شده جدول تناوبی، نود و شش عنصر از یکصد و هشتاد و یک عنصر ممکن به عنوان فلز طبقه بندی می شوند، یعنی بیش از نیمی.

شناخته شده ترین عناصر از گروه های غیرفلزی اکسیژن، سیلیکون و هیدروژن هستند، در حالی که آنهایی که کمتر رایج هستند آرسنیک، سلنیوم و ید هستند. نافلزات ساده نیز شامل هلیوم و هیدروژن هستند.

مواد معدنی پیچیده به چهار گروه تقسیم می شوند:

• اکسیدها
• هیدروکسیدها
• نمک.
• اسیدها

شیمی ارگانیک

این حوزه از شیمی به مطالعه موادی می پردازد که متشکل از کربن و سایر عناصری هستند که با آن در تماس هستند، یعنی ترکیباتی به اصطلاح آلی ایجاد می کنند. اینها همچنین می توانند مواد معدنی باشند، زیرا یک هیدروکربن می تواند بسیاری از عناصر شیمیایی مختلف را به خود متصل کند.

اغلب، شیمی آلی با سنتز و فرآوری موادو ترکیبات آنها از مواد خام با منشاء گیاهی، حیوانی یا میکروبیولوژیکی، اگرچه، به ویژه اخیرا، این علم بسیار فراتر از چارچوب تعیین شده رشد کرده است.

طبقات اصلی ترکیبات آلی عبارتند از: هیدروکربن ها، الکل ها، فنل ها، ترکیبات هالوژن دار، اترها و استرها، آلدئیدها، کتون ها، کینون ها، ترکیبات نیتروژن دار و گوگرد دار، اسیدهای کربوکسیلیک، هتروسیکلیک ها، ترکیبات آلی فلزی و پلیمرها.

مواد مورد مطالعه توسط شیمی آلی بسیار متنوع هستند زیرا به دلیل وجود هیدروکربن ها در ترکیب آنها، می توانند با بسیاری از عناصر مختلف دیگر مرتبط شوند. البته مواد آلی نیز جزء موجودات زنده به صورت چربی، پروتئین و کربوهیدرات هستند که عملکردهای حیاتی مختلفی را انجام می دهند. مهمترین آنها انرژی، تنظیمی، ساختاری، حفاظتی و غیره است. آنها بخشی از هر سلول، هر بافت و اندام هر موجود زنده ای هستند. بدون آنها، عملکرد طبیعی بدن به عنوان یک کل، سیستم عصبی، سیستم تولید مثل و دیگران غیرممکن است. این بدان معنی است که همه مواد آلی نقش بزرگی در وجود تمام حیات روی زمین دارند.

تفاوت های اصلی بین آنها

در اصل این دو بخش به هم مرتبط هستند، اما تفاوت هایی نیز دارند. اول از همه، ترکیب مواد آلی لزوماً شامل می شود کربن، بر خلاف غیر آلی که ممکن است حاوی آن نباشد. همچنین تفاوت هایی در ساختار، در توانایی واکنش به معرف های مختلف و شرایط ایجاد شده، در ساختار، در خواص فیزیکی و شیمیایی پایه، در منشاء، در وزن مولکولی و غیره وجود دارد.

در مواد آلی ساختار مولکولی بسیار پیچیده تر استنسبت به غیر آلی این دومی فقط در دماهای نسبتاً بالا می تواند ذوب شود و تجزیه آنها بسیار دشوار است، برخلاف آلی که نقطه ذوب نسبتاً پایینی دارند. مواد آلی وزن مولکولی نسبتاً حجیم دارند.

تفاوت مهم دیگر این است که فقط مواد آلی این توانایی را دارند با مجموعه ای از مولکول ها و اتم ها ترکیباتی را تشکیل می دهند، اما گزینه های طرح بندی متفاوتی دارند. بنابراین، مواد کاملا متفاوتی به دست می آیند که از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی با یکدیگر متفاوت هستند. یعنی مواد آلی مستعد خاصیتی مانند ایزومریسم هستند.

"مفاهیم تغییر می کنند، کلمات باقی می مانند." این چقدر درست است! چند بار می شنوید: "برق را روشن کن"، "الکتریسیته را قطع کن"، اگرچه بلندگو به خوبی می داند که لامپ برق روشن یا خاموش نمی شود، اما در مدار جریان روشن و خاموش می شود.

کلماتی که بیشتر از مفاهیمی که قبلاً در آنها گنجانده شده بود، دوام آورده اند، شامل نامگذاری دو بخش شیمی است که به طور سنتی شیمی معدنی و شیمی آلی نامیده می شود.

برای مدت طولانی، شیمیدانان که قادر به تولید بیشتر آن دسته از ترکیبات شیمیایی پیچیده که بخشی از اندام های گیاهان و حیوانات هستند، ناتوانی خود را با این واقعیت توضیح می دهند که این مواد در گیاهان و حیوانات تحت تأثیر یک ماده خاص تشکیل می شوند. "نیروی حیاتی" و نمی توان آن را در فلاسک ها و قاب ها سنتز کرد.

شیمیدان معروف آلمانی ولر نیز همین نظر را داشت و با تجربه شخصی به اشتباه بودن این دیدگاه متقاعد شد. او از ترکیبات غیرآلی نیتروژن و کربن با اکسیژن، ماده پیچیده ای به دست آورد که معلوم شد قبلاً یک ترکیب معمولی "آلی" شناخته شده - اوره است.

اکنون به یقین می دانیم که برای به دست آوردن ماده ای که بخشی از گیاهان و جانوران است به هیچ "نیروی حیاتی" نیاز نیست و همه آنها را می توان از عناصر تشکیل دهنده آنها ساخت. این واقعیت که هنوز همه آنها به طور مصنوعی به دست نیامده اند، اصلا ما را آزار نمی دهد. آنهایی که با وسایل سنتز مدرن به دست نمی آیند زمانی بدست می آیند که این وسایل بهبود یابند.

در واقع، تمام ترکیبات به اصطلاح "آلی" ترکیبات کربنی هستند. برخلاف سایر عناصر، کربن قادر است ده ها هزار ترکیب را با سایر مواد ساده تشکیل دهد. صرفاً برای راحتی مطالعه، تمام ترکیبات متنوع کربن به رشته ای جدا از شیمی عناصر دیگر، «از حافظه قدیم» به نام شیمی آلی کاهش می یابد.

مهمترین کنجکاوی این است که اکنون در دوره های شیمی "آلی" تعداد زیادی از ترکیبات کربنی را مطالعه می کنند که در هیچ گیاه یا حیوانی یافت نمی شود.

آغاز چنین ساخت مصنوعی از مواد "آلی" که در طبیعت وجود ندارند، که توسط یک شیمیدان در فلاسک ها، مخزن ها و دستگاه های کارخانه خود ایجاد شده است، با کشف تصادفی یک دانش آموز 18 ساله پرکینز آغاز شد.

پرکینز ایده تولید یک ماده دارویی مصنوعی به نام کینین را که از پوست درخت سینچونا استخراج می شود را در سر داشت. او با دریافت ترکیب جدیدی در طول تحقیقات خود، خواست حلالیت آن را مطالعه کند و با حل شدن آن در الکل، دید که محلول دارای رنگ ارغوانی باشکوهی است.

"آیا نمی توان از آن به عنوان رنگ استفاده کرد؟" - پرکینز فکر کرد. معلوم شد که ممکن است این محلول کاملاً پشم و ابریشم را به رنگ بنفش زیبا رنگ کند.

پرکینز علم را رها کرد، دانشگاه را رها کرد و اولین کارخانه تولید رنگ های مصنوعی «ارگانیک» در جهان را تأسیس کرد. به دنبال او، صدها شیمیدان دیگر شروع به سنتز بیشتر و بیشتر ترکیبات کربنی جدید کردند که نه تنها به عنوان رنگ، بلکه به عنوان ضدعفونی کننده، بیهوش کننده (مسکن)، دارویی، مواد سمی و انفجاری نیز استفاده می شود.

شیمی معدنی

مجتمع آموزشی و روش شناسی

بخش اول. برنامه دوره سخنرانی

نیژنی نووگورود، 2006

UDC 546 (073.8)

شیمی معدنی: مجموعه آموزشی و روش شناختی. بخش اول. برنامه دوره سخنرانی / A.A. Sibirkin. - نیژنی نووگورود: دانشگاه دولتی نیژنی نووگورود، 2006. - 34 ص.

بخش اول مجموعه آموزشی و روش شناختی شامل طرحی برای یک دوره سخنرانی در مورد شیمی معدنی برای دانشجویان سال اول دانشکده شیمی دانشگاه دولتی نیژنی نووگورود است. N.I. Lobachevsky.

برای دانشجویان سال اول دانشکده شیمی که در رشته شیمی معدنی تحصیل می کنند.

© A.A.Sibirkin، 2006

© دانشگاه دولتی نیژنی نووگورود

آنها N.I. Lobachevsky، بخش

شیمی معدنی

یادداشت توضیحی

درس شیمی معدنی که در دانشکده شیمی UNN تدریس می شود، با هدف اطمینان از تسلط دانشجویان بر مبانی شیمی معدنی به عنوان یکی از رشته های اساسی در سیستم دانش شیمی است.

اهداف اصلی این دوره عبارتند از: تسلط دانشجویان بر قوانین اساسی تبدیلات شیمیایی؛ آگاهی از مواد واقعی مربوط به شیوع و اشکال وقوع عناصر شیمیایی در طبیعت، اصول پردازش مواد خام معدنی، روش های تولید، ساختار، خواص فیزیکی و واکنش پذیری، استفاده عملی از مواد معدنی. توسعه توانایی حل مسائل محاسبه استاندارد و ترکیبی مربوط به خواص مواد معدنی؛ تسلط در عمل به مبانی آزمایش های شیمیایی، مهمترین روش های بدست آوردن و خالص سازی مواد معدنی.

محتوای دوره توضیحی در مورد مهمترین مفاهیم شیمی فیزیک و ساختار ماده، توسعه توانایی به کارگیری الگوهای آموخته شده برای حل مسائل عملی را ارائه می دهد که ایده متمرکز بودن آموزش شیمی را پیاده سازی می کند. آموزش عالی درک قوانین واکنش ها و واکنش پذیری مواد، مبنایی برای شکل گیری دانش گسترده و عمیق از مواد واقعی در مورد شیمی عناصر و ترکیبات آنها است.

در نتیجه مطالعه درس شیمی معدنی، دانشجویان باید:

بدانید که چگونه نظریه های علمی فرآیندهای برهمکنش مواد را توضیح می دهند، روابط کمی بین شرکت کنندگان در یک تبدیل شیمیایی را توصیف می کنند، احتمال وقوع خود به خودی فرآیند را نشان می دهند، سرعت تبدیل ها را مشخص می کنند، وضعیت یک ماده و تبدیل آن را در محلول ها در نظر می گیرند. .

اطلاعات واقعی مرتبط با شیوع و اشکال وقوع عناصر شیمیایی در طبیعت، اصول فرآوری مواد خام معدنی، روش های تهیه، ساختار، خواص فیزیکی و واکنش پذیری، استفاده عملی از مواد معدنی.

قادر به تجزیه و تحلیل خواص عناصر شیمیایی بر اساس موقعیت آنها در جدول تناوبی، توضیح روند تغییرات خواص در تعدادی از مواد مشابه، بر اساس تئوری ساختار اتمی و پیوند شیمیایی، وابستگی خواص مواد را آشکار کند. در مورد ترکیب و ساختار آنها، خواص مواد را پیش بینی کنید، محصولات احتمالی دگرگونی های شیمیایی را در شرایط خاص پیش بینی کنید، خواص یک ماده را با مناطق احتمالی کاربرد آنها مرتبط کنید.

قادر به استفاده از نمادهای شیمیایی، نامگذاری مواد معدنی، اصطلاحات شیمی فیزیکی و معدنی باشد.

بتواند معادلات شیمیایی بسازد، ضرایب استوکیومتری را مرتب کند، مسائل محاسباتی استاندارد و ترکیبی را بر اساس آنها مربوط به خواص مواد معدنی و قوانین تبدیل آنها حل کند.

مهارت کار با ادبیات آموزشی، مرجع و تک نگاری را داشته باشد، به طور مستقل اطلاعات لازم در مورد شیمی عناصر و ترکیبات آنها را بیابد، بتواند داده های ادبی را ترکیب، تجزیه و تحلیل و نظام مند کند.

داشتن مهارت های عملی در آزمایش های شیمیایی آزمایشگاهی، روش های کار ایمن در آزمایشگاه شیمیایی، اجرای روش های سنتز و خالص سازی مواد معدنی، قادر به تدوین نتیجه گیری در مورد ماهیت یک ماده بر اساس مجموع داده های تجربی به دست آمده.

درک درستی از ساختار الکترونیکی اتم ها، مولکول ها، جامدات، ترکیبات پیچیده و روش های مطالعه مواد معدنی داشته باشد.

مبانی نظری لازم برای تسلط موفق در درس شیمی معدنی عبارت است از:

1. دروس شیمی، ریاضی و فیزیک که در مدارس متوسطه یا در موسسات آموزشی تخصصی متوسطه با مشخصات شیمی تدریس می شود.

2. دروس ساختار ماده و شیمی کریستال که به موازات درس شیمی معدنی در دانشکده شیمی UNN تدریس می شود.

3. آگاهی از بخش های اصلی شیمی فیزیک پیش بینی شده در این برنامه که مطالعه آن مقدم بر ارائه مواد اولیه شیمی معدنی است.

دوره سخنرانی شیمی معدنی و برنامه آن از چهار بخش تشکیل شده است. بخش "مبانی نظری شیمی معدنی" ترکیبی از مطالب آموزشی در مورد اصطلاحات شیمیایی، نمادها و نامگذاری، قوانین گاز و استوکیومتری، مبانی ترمودینامیک شیمیایی، نظریه محلول ها و تعادل فاز، الکتروشیمی، سینتیک شیمیایی، و مطالعه ترکیبات هماهنگی است. . تسلط بر این مفاهیم ضروری است تا مطالعه بعدی مواد واقعی شیمی معدنی بتواند بر اساس یک مبنای نظری مدرن انجام شود و پایه ای برای حل مسائل محاسباتی ایجاد کند.

بخش های "شیمی عناصر - غیر فلزات" و "شیمی عناصر - فلزات" محتوای اصلی دوره - مواد واقعی شیمی معدنی را نشان می دهد که بر اساس قانون دوره ای سیستماتیک شده است. اطلاعات در مورد عناصر شیمیایی در یک توالی مشخص ارائه می شود: وقوع در طبیعت، ترکیب ایزوتوپی، موقعیت در جدول تناوبی، ساختار اتمی و احتمال ظرفیت، نقش بیولوژیکی. دانش در مورد ترکیبات عناصر شیمیایی به ترتیب منطقی زیر شکل می گیرد: آماده سازی، ساختار، خواص فیزیکی و شیمیایی، کاربرد، تکنیک های کار ایمن. این برنامه توصیف مقایسه ای از خواص عناصر و ترکیبات آنها را بر اساس موقعیت آنها در سیستم تناوبی (پایداری حالت های اکسیداسیون، تغییرات اسید-باز و خواص ردوکس ترکیبات) ارائه می دهد که خلاصه مطالب آموزشی در مورد یک عنصر داده شده یا زیرگروه.

در «نتیجه‌گیری»، بر اساس قانون تناوبی، خصوصیات کلی غیر فلزات و فلزات نظام‌مند شده، برخی از مسائل ژئوشیمی و رادیوشیمی آشکار شده و روش‌های مطالعه ترکیبات معدنی به اختصار پوشش داده شده است. مطالعه این بخش ها به تحکیم ارتباطات منطقی شکل گرفته در حین در نظر گرفتن مطالب درسی واقعی کمک می کند.

دوره سخنرانی شیمی معدنی به مدت 140 ساعت در ترم اول و دوم تحصیلی طراحی شده است. این دوره با کلاس های عملی (70 ساعت) همراه است که در طی آن دانشجویان با تکنیک های حل مسائل محاسباتی و کارگاه آزمایشگاهی (140 ساعت) آشنا می شوند. مطالعه درس شیمی معدنی شامل کار مستقل دانش آموز (150 ساعت)، گذراندن جلسات آموزشی و نوشتن تست ها است. در هر ترم، دانشجویان یک آزمون عملی آزمایشگاهی و یک امتحان دروس نظری شرکت می کنند.

مبانی نظری شیمی معدنی

مفاهیم و قوانین اساسی شیمی.علم اتمی-مولکولی. مفهوم کلاسیک و مدرن اتم. ساختار اتم. هسته اتمی، نوکلئون ها، الکترون ها، پوسته های الکترونی. عدد اتمی و عدد جرمی. ایزوتوپ ها عناصر شیمیایی پیوند شیمیایی. پیوندهای یونی و کووالانسی مولکول ها و واحدهای فرمول

مول. ثابت آووگادرو. مقدار ماده. جرم، حجم و چگالی ماده. توده های اتمی و مولی. حجم مولی. واحد جرم اتمی جرم اتمی و مولکولی نسبی.

فردی شیمیایی و ویژگی های آن همگنی ماده، مفاهیم فاز و ناحیه همگنی. ساختار مشخصه. ساختار شیمیایی مولکولی و کریستالی. مفاهیم اولیه شیمی حالت جامد. سلول واحد. پخش. سفارش دوربرد. مفهوم چندشکلی و ایزومورفیسم. تعیین ترکیب و قانون ثبات ترکیب. قانون نسبت های متعدد ماده شیمیایی فردی و خالص. ماده پیچیده و ترکیب شیمیایی. ماده ساده و عنصر شیمیایی. آلوتروپی و پلی مورفیسم.

نمادهای شیمیایی نامگذاری ترکیبات معدنی.

سیستم و محیط سیستم های بسته، باز و ایزوله. سیستم های همگن و ناهمگن. وضعیت سیستم و پارامترهای وضعیت. حالت های ساکن و تعادل سیستم. فرآیندهای موجود در سیستم و طبقه بندی آنها. پارامترهای فشرده و گسترده ایالت.

مفهوم یک جزء. راه های بیان ترکیب سیستم ها کسر جرمی و مول. غلظت مولی و مولی. تیتر انحلال پذیری. قانون بقای جرم و شرایط تعادل مواد. جرم مولی مخلوط.

تغییرپذیری سیستم مفهوم یک جزء مستقل. قانون فاز. نمودار حالت یک ماده منفرد. نکات تصویری انتقال فاز استفاده از قانون فاز برای تجزیه و تحلیل نمودارهای حالت.

روشهای تعیین جرم اتمی و مولکولی روشهای آزمایشی برای تعیین جرم مولی مواد فرار. روش های رگنو، مایر و دوما. محاسبه جرم مولی از قوانین گاز. تعیین جرم مولی مواد غیر فرار از روی خواص جمع آوری محلول ها. تعیین تجربی جرم اتمی روش های مبتنی بر قانون روابط حجمی ساده. روش Cannizzaro. روش طیف سنجی جرمی تخمین جرم اتمی از قانون Dulong و Petit.

قوانین گازمفهوم گاز ایده آل معادله حالت یک گاز ایده آل. ثابت گاز جهانی و معنای فیزیکی آن شرایط اندازه گیری حجم حجم مولی یک گاز ایده آل قانون آووگادرو چگالی و چگالی نسبی گازها. معادلات کلاپیرون، بویل و ماریوت، گی-لوساک، چارلز.

مخلوط گازهای ایده آل فشار جزئی قطعه قانون فشارهای جزئی کسر حجمی یک جزء مخلوط گاز. فشار بخار اشباع شده توضیحات ریاضی ادیومتر.

استوکیومتری.متغیر شیمیایی و ارتباط آن با مقادیر گسترده دیگر کمبود و کمبود معرف ها. بازده محصول واکنش کسر جرمی یک عنصر در یک ترکیب و ایجاد فرمول مواد. ساده ترین و واقعی ترین فرمول. تعیین ترکیب مخلوط ها. استوکیومتری واکنش های مربوط به مواد گازی. قانون روابط حجمی ساده

مفهوم معادل. عدد واکنش معادل عدد معادل یک ماده و معنای فیزیکی آن. قانون معادل ها جرم معادل و حجم معادل. جرم معادل یک ترکیب دوتایی. غلظت معادل (طبیعی). استوکیومتری واکنش های ردوکس و فرآیندهای الکتروشیمیایی. قوانین فارادی ثابت فارادی

مبانی ترمودینامیک.موضوع ترمودینامیک و امکانات آن. انرژی و انواع آن انرژی مکانیکی و داخلی گرما و کار اشکال انتقال انرژی هستند. نشانه های گرمای ابتدایی و کار ابتدایی. وابستگی گرما و کار در مسیر فرآیند. شرایط انتقال حرارت و کار. نمایش گرما و کار از طریق عوامل شدت و ظرفیت. کار مفید و کار گسترش. میل ترکیبی شیمیایی آنتروپی آنتروپی و احتمال ترمودینامیکی اصل بولتزمن.

قانون اول ترمودینامیک، محتوا و بیان ریاضی آن. آنتالپی اثر حرارتی. اثر حرارتی در فشار ثابت و حجم ثابت. ظرفیت گرمایی. ظرفیت گرمایی در فشار ثابت و حجم ثابت. وابستگی آنتالپی به دما معادله کیرشهوف ظرفیت های حرارتی خاص و مولی.

قانون دوم ترمودینامیک، محتوای آن. معادله بنیادی ترمودینامیک. معیار وقوع خود به خودی یک فرآیند در سیستم های ایزوله و بسته.

تابع گیبس و دیفرانسیل آن گیبس به عنوان معیاری برای وقوع خود به خودی یک واکنش عمل می کند. معادله گیبس و هلمهولتز و انواع آن. معنای فیزیکی اصطلاحات در معادله گیبز و هلمهولتز.

وابستگی تابع گیبس به فشار پتانسیل شیمیایی پتانسیل شیمیایی استاندارد فشار جزئی نسبی حالت استاندارد گاز شرایط استاندارد

ترمودینامیک شیمیاییکاربرد ترمودینامیک در فرآیندهای شیمیایی تغییر در ویژگی گسترده در طول یک واکنش. رابطه بین تغییرات توابع ترمودینامیکی در طی واکنش. معادلات ترموشیمیایی و تبدیل خطی آنها.

قوانین لاووازیه - لاپلاس و هس. محاسبه تغییرات توابع ترمودینامیکی در طی واکنش مقادیر مولی این توابع و توابع تشکیل و احتراق. آنتالپی تشکیل و آنتالپی احتراق مواد. نتیجه های قانون هس. کاربرد مقادیر اثرات انرژی تبدیل فازها و انرژی های متوسط ​​پیوندهای شیمیایی در محاسبات ترموشیمیایی. تعیین تجربی اثرات حرارتی با استفاده از روش کالریمتری. وضعیت تعادل حرارتی

میل ترکیبی شیمیایی معادله ایزوترم واکنش شیمیایی. ثابت ترمودینامیکی تعادل شیمیایی. معادله ایزوبار واکنش. وابستگی ثابت تعادل به دما. بیان ثابت تعادل بر حسب فشار و غلظت جزئی. رابطه بین ثابت های تعادل شیمیایی. پیش بینی جهت یک فرآیند از معادلات ایزوترم و ایزوبار واکنش. اصل تعادل دینامیکی لو شاتلیه. محاسبه ترکیب یک مخلوط تعادلی از مقادیر جدول بندی شده توابع ترمودینامیکی.

ترمودینامیک انتقال فاز. وابستگی فشار بخار به دما آنتروپی انتقال فاز وابستگی آنتروپی یک ماده به دما. آنتروپی مطلق ماده

راه حل هامحلول های درست و کلوئیدی محلول های اشباع و غیر اشباع. محلول های غلیظ و رقیق شده

انحلال به عنوان یک فرآیند فیزیکی و شیمیایی. حلالیت مواد و وابستگی به دمای آن. آنتالپی انحلال، انرژی شبکه و آنتالپی حلالیت.

خواص جمعی محلول ها ضریب ایزوتونیک، رابطه آن با درجه تفکیک. فشار بخار بالاتر از محلول. قانون تونوسکوپی افزایش نقطه جوش محلول. قانون ابولیوسکوپی پایین آوردن نقطه شروع کریستالیزاسیون حلال. قانون کرایوسکوپی اسمز. فشار اسمزی. کاربرد خواص کولیگاتیو برای تعیین جرم مولی مواد.

پتانسیل شیمیایی املاح و حلال سیستم نامتقارن حالت های استاندارد. گازهای واقعی و راه حل های واقعی نوسانات و فعالیت. سیستم یکپارچه ایالت های استاندارد

تعادل گاز و مایع. قانون هنری و توجیه ترمودینامیکی آن. هانری ثابته ضریب حلالیت استوالد. ضریب جذب بونسن

تعادل مایع-مایع. قانون توزیع نرنست و توجیه ترمودینامیکی آن. ضریب توزیع محلول اولیه، عصاره گیری، استخراج و رافینه کنید. ضریب استخراج. کسری از ماده استخراج نشده استخراج منفرد و چندگانه، معادلات مشخصه آنها.

تعادل جامد-مایع. نمودارهای همجوشی سیستم های دو جزئی نکات تصویری و معنای آنها. نمودار همجوشی سیستمی که مجموعه ای پیوسته از محلول های جامد را تشکیل می دهد. نمودارهای همجوشی از نوع یوتکتیک با نامحلول بودن کامل متقابل و حلالیت محدود اجزاء در حالت جامد. نمودار همجوشی سیستمی که اجزای آن یک ترکیب شیمیایی را تشکیل می دهند. ناحیه همگنی یک ترکیب شیمیایی. استفاده از قانون فاز برای تجزیه و تحلیل نمودارهای همجوشی. محاسبه مقادیر فازهای تعادلی و اجزای سیستم. منحنی های خنک کننده به عنوان منبع نمودارهای همجوشی

تفکیک الکترولیتی.الکترولیت ها تفکیک الکترولیتی و توصیف ترمودینامیکی آن ثابت و درجه تفکیک. الکترولیت های قوی و ضعیف

ایده های اساسی تئوری های اسیدها و بازها. تئوری تفکیک الکترولیتی آرنیوس، نظریه سیستم های حلال فرانکلین، نظریه پروتون برونستد و لوری، نظریه یوسانوویچ، نظریه پیرسون در مورد اسیدها و بازهای سخت و نرم. خودپروتولیز حلال شاخص هیدروژن

تعادل اسید و باز. محاسبه دقیق و تقریبی تعادل یونی. تعادل یونی در محلول های اسیدها و بازهای قوی. تعادل یونی در محلول های اسیدها و بازهای ضعیف قانون رقیق سازی استوالد هیدرولیز. روش‌هایی برای افزایش و سرکوب هیدرولیز تعادل یونی در محلول های نمک های هیدرولیز. ثابت و درجه هیدرولیز. محلول های بافر تعادل یونی در محلول های بافر

تعادل بارش-انحلال و توصیف ترمودینامیکی آن محصول حلالیت شرایط بارش و انحلال رسوب.

تعادل کمپلکس. عامل کمپلکس کننده و لیگاندها. شماره هماهنگی ثابت های تشکیل کلی و گام به گام. ثابت ناپایداری

استفاده از ثابت های تفکیک، محصولات حلالیت و ثابت های کمپلکس برای پیش بینی امکان واکنش های یونی.

واکنش های ردوکساکسیداسیون و احیا. عامل اکسید کننده و عامل کاهنده. مهمترین عوامل اکسید کننده و کاهنده، محصولات تبدیل شیمیایی آنها در محیط های مختلف است. ترتیب ضرایب در معادلات واکنش با استفاده از روش تعادل الکترونیکی و نیمه واکنش.

الکتروشیمی.هادی از نوع اول و دوم. مفهوم الکترود و واکنش الکترود. طبقه بندی الکترودها پتانسیل الکترود وابستگی پتانسیل الکترود به غلظت معادله نرنست

سلول الکتروشیمیایی سلول گالوانیکی و توصیف ترمودینامیکی آن EMF یک سلول گالوانیکی. تعیین توابع ترمودینامیکی از داده های الکتروشیمیایی. الکترولیز. ولتاژ تجزیه. ترسیم معادلات برای فرآیندهای الکترولیز. کاربرد عملی الکترولیز

سینتیک شیمیایی و کاتالیز.سرعت یک واکنش شیمیایی. مکانیسم واکنش واکنش های ساده و پیچیده

وابستگی سرعت واکنش به غلظت معرف ها. قانون عمل توده ای معادله جنبشی. ثابت سرعت یک واکنش شیمیایی ترتیب و مولکولی بودن واکنش ها. منحنی های جنبشی و معادلات آنها.

وابستگی سرعت واکنش به دما معادلات وانت هاف و آرنیوس ضریب دمایی سرعت واکنش. انرژی فعال سازی و معنای فیزیکی آن نمودار انرژی یک واکنش. عامل پیش نمایی. فرکانس و عوامل مکانی.

کاتالیزورها و کاتالیزورها کاتالیز همگن و ناهمگن. بازدارنده ها مروجین نمونه هایی از واکنش های کاتالیزوری

اتصالات پیچیدهمفاهیم و تعاریف اساسی. اتصال پیچیده کره بیرونی. کره درونی. عامل کمپلکس کننده (اتم مرکزی). لیگاندها (اضافه می کند). شماره هماهنگی دندانپزشکی لیگاندهای پل زدن خوشه ها

مفاد اساسی نظریه هماهنگی A. Werner. ظرفیت های اصلی و ثانویه

طبقه بندی ترکیبات پیچیده طبقه بندی با توجه به بار کره داخلی. کمپلکس های خنثی، کاتیونی و آنیونی. طبقه بندی بر اساس ماهیت لیگاند. کمپلکس های آبی، ترکیبات آمونیاکی، کمپلکس های هیدروکسی، کمپلکس های اسیدی، کربونیل ها، کمپلکس های لیگاند مخلوط. طبقه بندی بر اساس تعداد اتم های مرکزی در کره داخلی. مجتمع های تک هسته ای و چند هسته ای. گروه های خاصی از ترکیبات پیچیده کلات ها، نمک های مضاعف، ترکیبات ایزوپل، ترکیبات هتروپلی.

ایزومری ترکیبات پیچیده ایزومریسم ساختاری ایزومریسم بین کره (یونیزاسیون، هیدراتاسیون، ایزومریسم مولکولی (محلول)). ایزومر لیگاند (ایزومر لیگاند، ایزومر پیوند (نمک)). ایزومری هماهنگی (متامریسم و ​​پلیمریزاسیون). ایزومر فضایی (ایزومری هندسی و نوری).

نامگذاری ترکیبات پیچیده نامگذاری بی اهمیت و سیستماتیک. قوانین تشکیل نام کمپلکس های کاتیونی، خنثی و آنیونی. نشان دادن تعداد لیگاندها، ماهیت لیگاند و حالت اکسیداسیون اتم مرکزی. نشان دادن تعداد لیگاندهای پیچیده نشان دهنده لیگاندهای پل زدن و لیگاندهای هماهنگ شده توسط چندین اتم. تدوین نامهای سیستماتیک ترکیبات پیچیده.

پایداری ترمودینامیکی و جنبشی کمپلکس ها. مجتمع های پایدار و ناپایدار. کمپلکس های بی اثر و ناپایدار بحث در مورد پایداری ترمودینامیکی کمپلکس ها از دیدگاه تئوری اسیدها و بازهای سخت و نرم.

ماهیت پیوندهای شیمیایی در ترکیبات پیچیده ایده های اساسی روش پیوند ظرفیت، نظریه میدان کریستالی، روش مداری مولکولی و نظریه میدان لیگاند. اهمیت روش شناختی نظریه ساختار ترکیبات پیچیده.

پیش‌بینی ساختار و خواص ترکیبات پیچیده از دیدگاه روش پیوند ظرفیتی. تعیین پیکربندی الکترونیکی اتم مرکزی. کمپلکس های خارجی و داخل مداری. مجتمع های اسپین بالا و کم اسپین. نقش ماهیت لیگاند در تشکیل کمپلکس های بیرونی-اوربیتال و داخل مداری. پیش‌بینی پایداری جنبشی کمپلکس‌ها. طبقه بندی ترکیب پیچیده به کمپلکس های مداری بیرونی و داخل مداری. پیش بینی عدد هماهنگی، نوع هیبریداسیون و شکل هندسی مجتمع و خواص مغناطیسی آن.

پیش بینی ساختار و خواص ترکیبات پیچیده از دیدگاه نظریه میدان کریستالی. پیش بینی آرایش نسبی اوربیتال های اتم مرکزی در زمینه لیگاندهای تقارن مسطح هشت وجهی، چهار وجهی و مربعی. پارامتر تقسیم سری های طیف شیمیایی تخمین بزرگی شکاف د-زیرسطح اتم مرکزی پر کردن سطح شکاف با الکترون در مورد لیگاندهای میدان قوی و ضعیف. پیش بینی رنگ یک ترکیب پیچیده از مقدار پارامتر برش. پیش بینی رفتار مجتمع در میدان مغناطیسی. انرژی تثبیت میدان کریستالی (CFE). محاسبه ESC برای کمپلکس های هشت وجهی و چهار وجهی تشکیل شده توسط لیگاندهای با میدان بالا و ضعیف. پیش‌بینی پایداری جنبشی کمپلکس‌ها از دیدگاه نظریه میدان کریستالی.

مجتمع های کلات. اثر کیلاسیون قانون چرخه ها نمونه هایی از لیگاندهای کیلیت. اتصالات داخل مجتمع

π-کمپلکس ها. تشکیل پیوندهای هماهنگی در کمپلکس های π. نمونه هایی از π-کمپلکس ها. تعامل π-داتیو با استفاده از مثال فروسن و بیس (بنزن) کروم.

واکنش های شیمیایی شامل ترکیبات پیچیده واکنش های حرکت لیگاندها بین کره بیرونی و داخلی. تفکیک ترکیبات پیچیده در کره بیرونی و درونی. ثابت های تشکیل گام به گام و کلی (کامل). ثابت ناپایداری محاسبه تعادل یونی در محلول های ترکیبات پیچیده واکنش های جایگزینی لیگاند مکانیسم های تجزیه ای و انجمنی جایگزینی. نمایش فرآیندهای تفکیک پیچیده به عنوان فرآیندهای جایگزینی لیگاندها با مولکول های آب. استریوشیمی فرآیندهای جایگزینی در مجتمع های مربعی و هشت وجهی. پدیده نفوذ ترنس طیفی از تأثیرات ترانس. پیش‌بینی ساختار محصولات جایگزین از منظر ایده‌هایی درباره نفوذ فرا. توزیع مجدد لیگاندها و تشکیل کمپلکس های مخلوط. تبدیلات درون مولکولی یک ترکیب پیچیده تبدیلات شیمیایی لیگاندهای هماهنگ پروتوناسیون لیگاند و پروتونه زدایی. هیدروکسولاسیون و پیامدهای آن غلبه بر هیدروکسولاسیون در محیط های اسیدی و قلیایی. ایزومریزاسیون لیگاندها واکنش های افزودن، درج و تراکم با یک لیگاند هماهنگ آلی. کاتالیز کمپلکس فلزی تبدیل ردوکس اتم مرکزی تأثیر ماهیت لیگاند بر مقادیر پتانسیل های ردوکس تحولات اتم مرکزی.

اهمیت ترکیبات پیچیده در طبیعت، فناوری، کشاورزی، پزشکی.

شیمی معدنی خواص و رفتار ترکیبات معدنی از جمله فلزات، مواد معدنی و ترکیبات آلی فلزی را توصیف می کند. در حالی که شیمی آلی همه ترکیبات حاوی کربن را مطالعه می کند، شیمی معدنی زیرمجموعه های باقی مانده از ترکیبات دیگر را پوشش می دهد. همچنین موادی وجود دارند که توسط هر دو شاخه شیمی به طور همزمان مورد مطالعه قرار می گیرند، به عنوان مثال، ترکیبات آلی فلزی، که حاوی یک فلز یا متالوئید متصل به کربن هستند.

شیمی معدنی را می توان به چند زیر بخش تقسیم کرد:

• زمینه های مطالعه ترکیبات معدنی، به عنوان مثال، نمک ها یا ترکیبات یونی آنها.
• ژئوشیمی - مطالعه شیمی محیط طبیعی زمین که برای درک سیاره یا مدیریت منابع آن اهمیت زیادی دارد.
• استخراج مواد معدنی (سنگ های فلزی) برای صنعت.
• شیمی بیوان آلی - مطالعه عناصر فردی (فسیل های طبیعی) که برای زندگی ضروری هستند و مولکول های بیولوژیکی مهمی را تشکیل می دهند که در سیستم های بیولوژیکی دخیل هستند و همچنین درک شیمی مواد سمی.
• شیمی مصنوعی موادی را مطالعه می کند که می توانند بدون مشارکت طبیعت از طریق سنتز در کارخانه ها یا آزمایشگاه های صنعتی به دست آیند یا خالص شوند.
• شیمی صنعتی کار با مواد در فرآیندهای مختلف یا حوزه های تحقیقاتی در مقیاس بزرگ است.

شیمی معدنی کجا استفاده می شود؟

ترکیبات معدنی به عنوان کاتالیزور، رنگدانه، پوشش، سورفکتانت، دارو، سوخت و سایر محصولاتی که ما هر روز استفاده می کنیم استفاده می شود. آنها اغلب دارای نقاط ذوب بالا و خاصیت رسانایی الکتریکی بالا یا پایین هستند که آنها را برای اهداف خاصی مفید می کند.

مثلا:

• آمونیاک منبع نیتروژن در کود است و همچنین یک ماده شیمیایی معدنی اصلی است که در تولید نایلون، الیاف، پلاستیک، پلی یورتان ها (مورد استفاده در پوشش های مقاوم در برابر مواد شیمیایی، چسب ها، فوم ها)، هیدرازین (مورد استفاده در ساخت سوخت موشک) و مواد منفجره؛
• کلر در تولید پلی وینیل کلراید (برای ساخت لوله، پوشاک، مبلمان)، مواد شیمیایی کشاورزی (کود، حشره کش)، و همچنین داروها و مواد شیمیایی برای تصفیه یا استریل کردن آب استفاده می شود.
• دی اکسید تیتانیوم به شکل پودر سفید در ساخت رنگدانه رنگ، پوشش، پلاستیک، کاغذ، جوهر، فیبر، مواد غذایی و لوازم آرایشی استفاده می شود. دی اکسید تیتانیوم همچنین دارای خواص مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش خوب است که آن را در تولید فوتوکاتالیست ها مفید می کند.

شیمی معدنی یک شاخه علمی و خانگی بسیار کاربردی است. تولید اسید سولفوریک که یکی از مهم ترین عناصر مورد استفاده به عنوان مواد اولیه صنعتی است، برای اقتصاد کشور اهمیت ویژه ای دارد.

در شیمی معدنی چه می خوانید؟

متخصصان در زمینه شیمی معدنی فعالیت های گسترده ای از استخراج مواد اولیه تا ساخت ریزتراشه ها دارند. کار آنها بر اساس درک رفتار و جستجوی آنالوگ عناصر غیر آلی است. وظیفه اصلی یادگیری نحوه تغییر، تقسیم و استفاده از این مواد است. کار شیمیدانان معدنی شامل توسعه روشهایی برای بازیابی فلزات از زباله و تجزیه و تحلیل سنگ معدنهای استخراج شده در سطح مولکولی است. تاکید کلی بر تسلط بر روابط بین خواص فیزیکی و توابع است.

رویکرد فردی به قیمت گذاری برای هر مشتری!

شیمی معدنی- شاخه ای از شیمی که با مطالعه ساختار، واکنش پذیری و خواص همه عناصر شیمیایی و ترکیبات معدنی آنها مرتبط است. این منطقه همه ترکیبات شیمیایی به جز مواد آلی را در بر می گیرد (یک دسته از ترکیبات شامل کربن، به استثنای چند ترکیب ساده که معمولاً به عنوان غیر آلی طبقه بندی می شوند). تمایز بین ترکیبات آلی و معدنی حاوی کربن، بر اساس برخی عقاید، دلبخواه است.شیمی معدنی عناصر شیمیایی و مواد ساده و پیچیده تشکیل دهنده آنها (به جز ترکیبات آلی) را مطالعه می کند. ایجاد مواد با آخرین تکنولوژی را فراهم می کند. تعداد مواد معدنی شناخته شده در سال 2013 به 400 هزار نفر می رسد.

شالوده نظری شیمی معدنی قانون تناوبی و نظام تناوبی D.I. مندلیف بر اساس آن است. مهمترین وظیفه شیمی معدنی توسعه و اثبات علمی روشهایی برای ایجاد مواد جدید با خواص لازم برای فناوری مدرن است.

در روسیه، تحقیقات در زمینه شیمی معدنی توسط موسسه شیمی معدنی به نام انجام می شود. A. V. Nikolaev SB RAS (موسسه شیمی SB RAS، نووسیبیرسک)، موسسه شیمی عمومی و معدنی به نام. N. S. Kurnakova (IGNKh RAS، مسکو)، موسسه مسائل فیزیکی و شیمیایی مواد سرامیکی (IFKhPKM، مسکو)، مرکز علمی و فنی "مواد فوق سخت" (STC SM، Troitsk) و تعدادی از موسسات دیگر. نتایج تحقیق در مجلات (Journal of Inorganic Chemistry و غیره) منتشر شده است.

تاریخچه تعریف

از نظر تاریخی، نام شیمی معدنی از ایده بخشی از شیمی است که به مطالعه عناصر، ترکیبات و واکنش‌های موادی می‌پردازد که توسط موجودات زنده تشکیل نمی‌شوند. با این حال، از زمان سنتز اوره از ترکیب غیر آلی آمونیوم سیانات (NH 4 OCN) که در سال 1828 توسط شیمیدان برجسته آلمانی فردریش ولر انجام شد، مرزهای بین مواد بی جان و طبیعت زنده از بین رفته است. بنابراین موجودات زنده مواد معدنی زیادی تولید می کنند. از طرفی تقریباً تمام ترکیبات آلی را می توان در آزمایشگاه سنتز کرد. با این حال، تقسیم به حوزه های مختلف شیمی مانند قبل مرتبط و ضروری است، زیرا مکانیسم های واکنش و ساختار مواد در شیمی معدنی و آلی متفاوت است. این امر سیستماتیک کردن روش ها و روش های تحقیق در هر صنعت را آسان تر می کند.