คำถามหลักที่คนต้องรู้คำตอบให้เข้าใจภาพโลกอย่างถูกต้องคือ สารในวิชาเคมีคืออะไร แนวคิดนี้จัดทำขึ้นในวัยเรียนและชี้นำเด็กในการพัฒนาต่อไป เมื่อเริ่มเรียนวิชาเคมี การหาจุดร่วมในชีวิตประจำวันเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งจะทำให้คุณสามารถอธิบายกระบวนการ คำจำกัดความ คุณสมบัติ ฯลฯ บางอย่างได้อย่างชัดเจนและง่ายดาย
ขออภัย เนื่องจากความไม่สมบูรณ์ของระบบการศึกษา หลายคนจึงพลาดพื้นฐานพื้นฐานบางประการ แนวคิดของ "สารในเคมี" เป็นรากฐานที่สำคัญ การดูดซึมคำจำกัดความนี้ในเวลาที่เหมาะสมทำให้บุคคลสามารถเริ่มต้นได้อย่างถูกต้องในการพัฒนาต่อไปในด้านวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ
การก่อตัวของแนวคิด
ก่อนที่จะพูดถึงแนวคิดเรื่องสสาร จำเป็นต้องกำหนดว่าหัวข้อของวิชาเคมีคืออะไร สารคือสิ่งที่เคมีศึกษาโดยตรง การเปลี่ยนแปลงร่วมกัน โครงสร้างและคุณสมบัติ ในความหมายทั่วไป สสารคือสิ่งที่ร่างกายสร้างขึ้น
แล้วสารเคมีในวิชาเคมีคืออะไร? ให้เราสร้างคำจำกัดความโดยส่งต่อจากแนวคิดทั่วไปไปสู่แนวคิดทางเคมีล้วนๆ สสารเป็นสสารบางชนิด จำเป็นต้องมีมวล ซึ่งสามารถวัดได้ ลักษณะนี้ทำให้สสารแตกต่างจากสสารประเภทอื่น - สนามที่ไม่มีมวล (ไฟฟ้า, แม่เหล็ก, สนามพลังชีวภาพ, ฯลฯ) ในทางกลับกัน สสารคือสิ่งที่เราและทุกสิ่งรอบตัวเราสร้างขึ้น
ลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันเล็กน้อยของสสาร ซึ่งกำหนดสิ่งที่ทำขึ้น - นี่เป็นหัวข้อของเคมีอยู่แล้ว สารต่างๆ ก่อตัวขึ้นจากอะตอมและโมเลกุล (ไอออนบางตัว) ซึ่งหมายความว่าสารใดๆ ที่ประกอบด้วยหน่วยสูตรเหล่านี้คือสาร
สารที่ง่ายและซับซ้อน
หลังจากเข้าใจคำจำกัดความพื้นฐานแล้ว คุณก็สามารถทำความซับซ้อนต่อไปได้ สารมีอยู่ในระดับต่าง ๆ ของการจัดระเบียบ กล่าวคือ เรียบง่ายและซับซ้อน (หรือสารประกอบ) - นี่คือการแบ่งกลุ่มแรกสุดในชั้นเรียนของสาร เคมีมีหลายแผนกที่ตามมา มีรายละเอียดและซับซ้อนมากขึ้น การจัดหมวดหมู่นี้ไม่เหมือนกับที่อื่นๆ มีการกำหนดขอบเขตไว้อย่างเข้มงวด การเชื่อมต่อแต่ละรายการสามารถระบุได้อย่างชัดเจนว่าเป็นสปีชีส์ที่ไม่เกิดร่วมกันอย่างใดอย่างหนึ่ง
สารอย่างง่ายในวิชาเคมีคือสารประกอบที่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุเดียวเท่านั้นจากตารางธาตุของเมนเดเลเยฟ ตามกฎแล้วสิ่งเหล่านี้คือโมเลกุลไบนารีนั่นคือประกอบด้วยสองอนุภาคที่เชื่อมต่อผ่านพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้ว - การก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนโลนทั่วไป ดังนั้น อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีเดียวกันจึงมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้เหมือนกัน นั่นคือ ความสามารถในการกักเก็บความหนาแน่นของอิเล็กตรอนร่วมกัน ดังนั้นจึงไม่เปลี่ยนไปสู่พันธะใดๆ ตัวอย่างสารธรรมดา (อโลหะ) -ไฮโดรเจนและออกซิเจน คลอรีน ไอโอดีน ฟลูออรีน ไนโตรเจน กำมะถัน ฯลฯ โมเลกุลของสารเช่นโอโซนประกอบด้วยสามอะตอม และก๊าซมีตระกูลทั้งหมด (อาร์กอน ซีนอน ฮีเลียม ฯลฯ) ประกอบด้วยหนึ่ง ในโลหะ (แมกนีเซียม แคลเซียม ทองแดง ฯลฯ) มีประเภทของพันธะ - โลหะซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการขัดเกลาอิเล็กตรอนอิสระภายในโลหะและไม่พบการก่อตัวของโมเลกุลเช่นนี้ เมื่อทำการบันทึกสารที่เป็นโลหะ จะมีการระบุสัญลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมีโดยไม่มีดัชนี
สารอย่างง่ายในวิชาเคมี ตัวอย่างที่ให้ไว้ข้างต้น แตกต่างจากสารที่ซับซ้อนในองค์ประกอบเชิงคุณภาพ สารประกอบทางเคมีเกิดขึ้นจากอะตอมของธาตุต่างๆ ตั้งแต่สองตัวขึ้นไป ในสารดังกล่าวจะเกิดการยึดเกาะแบบขั้วโควาเลนต์หรือไอออนิก เนื่องจากอะตอมที่แตกต่างกันมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ต่างกัน เมื่อเกิดคู่อิเล็กตรอนร่วมกัน มันจะเปลี่ยนไปสู่องค์ประกอบอิเล็กโตรเนกาติตีมากขึ้น ซึ่งนำไปสู่การโพลาไรเซชันร่วมกันของโมเลกุล ประเภทไอออนิกเป็นกรณีที่รุนแรงของขั้วหนึ่ง เมื่ออิเล็กตรอนคู่หนึ่งผ่านไปยังหนึ่งในผู้เข้าร่วมที่มีผลผูกพัน อะตอม (หรือกลุ่มของอิเล็กตรอน) จะกลายเป็นไอออน ไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างประเภทนี้ พันธะไอออนิกสามารถตีความได้ว่าเป็นโควาเลนต์ที่มีขั้วอย่างแรง ตัวอย่างของสารที่ซับซ้อน เช่น น้ำ ทราย แก้ว เกลือ ออกไซด์ เป็นต้น
การปรับเปลี่ยนสาร
สารที่เรียกว่าง่ายนั้นมีคุณสมบัติเฉพาะตัวที่ไม่มีอยู่ในสารที่ซับซ้อน องค์ประกอบทางเคมีบางชนิดสามารถเกิดขึ้นได้หลายรูปแบบสารง่าย ๆ พื้นฐานยังคงเป็นองค์ประกอบเดียว แต่องค์ประกอบเชิงปริมาณ โครงสร้าง และคุณสมบัติแยกความแตกต่างของการก่อตัวดังกล่าวอย่างสิ้นเชิง คุณลักษณะนี้เรียกว่า allotropy
ออกซิเจน กำมะถัน คาร์บอน และองค์ประกอบอื่นๆ มีการดัดแปลง allotropic หลายอย่าง สำหรับออกซิเจน ได้แก่ O2 และ O3 คาร์บอนให้สารสี่ประเภท - ปืนสั้น เพชร กราไฟต์ และฟูลเลอรีน โมเลกุลของกำมะถันคือ ขนมเปียกปูน monoclinic และการดัดแปลงพลาสติก สารอย่างง่ายในวิชาเคมีดังกล่าว ซึ่งไม่ได้จำกัดเฉพาะตัวอย่างที่กล่าวมาข้างต้น มีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฟูลเลอรีนถูกใช้เป็นเซมิคอนดักเตอร์ในเทคโนโลยี โฟโตรีซีสเตอร์ สารเติมแต่งสำหรับการเติบโตของฟิล์มเพชรและเพื่อวัตถุประสงค์อื่นๆ และในยา พวกมันเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่มีประสิทธิภาพ
เกิดอะไรขึ้นกับสาร
ทุกวินาทีในและรอบๆ มีการเปลี่ยนแปลงของสาร เคมีพิจารณาและอธิบายกระบวนการที่มีการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพและ / หรือเชิงปริมาณในองค์ประกอบของโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยา การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพในลักษณะคู่ขนานซึ่งมักจะเชื่อมต่อถึงกันก็เกิดขึ้นเช่นกัน ซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง สีของสาร หรือสถานะของการรวมตัว และลักษณะอื่นๆ บางอย่างเท่านั้น
ปรากฏการณ์ทางเคมีคือปฏิกิริยาโต้ตอบประเภทต่างๆ เช่น สารประกอบ การแทนที่ การแลกเปลี่ยน การสลายตัว การย้อนกลับ คายความร้อน รีดอกซ์ ฯลฯ ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ที่สนใจ ปรากฏการณ์ทางกายภาพ ได้แก่ การระเหย การควบแน่น การระเหิด การละลาย การเยือกแข็ง การนำไฟฟ้าฯลฯ มักเกิดขึ้นพร้อมกัน ตัวอย่างเช่น ฟ้าผ่าระหว่างพายุฝนฟ้าคะนองเป็นกระบวนการทางกายภาพ และการปล่อยโอโซนภายใต้การกระทำของมันคือสารเคมี
สมบัติทางกายภาพ
สารในวิชาเคมีคือเรื่องที่มีคุณสมบัติทางกายภาพบางอย่าง จากการมีอยู่ การขาดหายไป ระดับและความเข้มข้นของสารเหล่านี้ เราสามารถคาดการณ์ได้ว่าสารจะมีพฤติกรรมอย่างไรในสภาวะที่แน่นอน รวมทั้งอธิบายลักษณะทางเคมีบางอย่างของสารประกอบ ตัวอย่างเช่น จุดเดือดสูงของสารประกอบอินทรีย์ที่มีไฮโดรเจนและเฮเทอโรอะตอมแบบอิเลคโตรเนกาทีฟ (ไนโตรเจน ออกซิเจน ฯลฯ) บ่งชี้ว่าปฏิกิริยาเคมีดังกล่าวเป็นพันธะไฮโดรเจนปรากฏในสาร ด้วยความรู้ที่ว่าสารใดสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ดีที่สุด สายไฟและสายไฟจึงทำมาจากโลหะบางชนิด
คุณสมบัติทางเคมี
การก่อตั้ง การวิจัย และการศึกษาอีกด้านหนึ่งของเหรียญแห่งคุณสมบัติคือเคมี คุณสมบัติของสารจากมุมมองของเธอคือปฏิกิริยาต่อปฏิกิริยา สารบางชนิดมีฤทธิ์อย่างมากในแง่นี้ ตัวอย่างเช่น โลหะหรือสารออกซิไดซ์ใดๆ ในขณะที่สารอื่นๆ ก๊าซมีตระกูล (เฉื่อย) ในทางปฏิบัติจะไม่ทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะปกติ คุณสมบัติทางเคมีสามารถกระตุ้นหรือทำให้ไม่มีปฏิกิริยาได้ตามต้องการ บางครั้งโดยไม่ยาก และในบางกรณีก็ไม่ง่าย นักวิทยาศาสตร์ใช้เวลาหลายชั่วโมงในห้องปฏิบัติการผ่านการลองผิดลองถูกเพื่อบรรลุเป้าหมายเป้าหมายบางครั้งไม่สำเร็จ โดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ทางสิ่งแวดล้อม (อุณหภูมิ ความดัน ฯลฯ) หรือใช้สารประกอบพิเศษ - ตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสารยับยั้ง - เป็นไปได้ที่จะส่งผลต่อคุณสมบัติทางเคมีของสาร และด้วยเหตุนี้จึงเกิดปฏิกิริยาได้
การจำแนกสารเคมี
การจำแนกประเภททั้งหมดขึ้นอยู่กับการแบ่งสารประกอบออกเป็นอินทรีย์และอนินทรีย์ องค์ประกอบหลักของสารอินทรีย์คือคาร์บอน เมื่อรวมเข้าด้วยกันและไฮโดรเจน อะตอมของคาร์บอนจะก่อตัวเป็นโครงกระดูกไฮโดรคาร์บอน ซึ่งจะเติมด้วยอะตอมอื่นๆ (ออกซิเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส กำมะถัน ฮาโลเจน โลหะ และอื่นๆ) ปิดเป็นวงหรือกิ่ง จึงเป็นเหตุผลให้สารประกอบอินทรีย์หลากหลายชนิด จนถึงปัจจุบันวิทยาศาสตร์รู้จักสารดังกล่าว 20 ล้านชนิด ในขณะที่มีแร่ธาตุเพียงครึ่งล้าน
สารประกอบแต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะ แต่ก็มีคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกันหลายประการกับคุณสมบัติ โครงสร้างและองค์ประกอบ บนพื้นฐานนี้มีการจัดกลุ่มสารออกเป็นกลุ่มๆ เคมีมีระบบและการจัดระบบในระดับสูง มันเป็นวิทยาศาสตร์ที่แน่นอน
สารอนินทรีย์
1. ออกไซด์เป็นสารประกอบไบนารีที่มีออกซิเจน:
a) เป็นกรด - เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ พวกมันจะให้กรด
b) พื้นฐาน - เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ พวกมันจะให้เบส
2. กรดคือสารที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนโปรตอนหนึ่งตัวหรือมากกว่าและกรดตกค้าง
3. เบส (อัลคาลิส) - ประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิลหนึ่งกลุ่มขึ้นไปและอะตอมของโลหะ:
a) แอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ - แสดงคุณสมบัติของกรดและเบส
4. เกลือเป็นผลจากปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางระหว่างกรดกับด่าง (เบสที่ละลายได้) ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของโลหะและกรดตกค้างอย่างน้อยหนึ่งชนิด:
a) เกลือของกรด - ไอออนของกรดตกค้างประกอบด้วยโปรตอนซึ่งเป็นผลมาจากการแยกตัวของกรดที่ไม่สมบูรณ์
b) เกลือพื้นฐาน - หมู่ไฮดรอกซิลจับกับโลหะ ซึ่งเป็นผลมาจากการแยกตัวของเบสที่ไม่สมบูรณ์
สารประกอบอินทรีย์
อินทรียวัตถุมีหลายประเภท ทำให้ยากต่อการจดจำข้อมูลปริมาณมากในคราวเดียว สิ่งสำคัญคือการรู้การแบ่งพื้นฐานในสารประกอบอะลิฟาติกและไซคลิกคาร์โบไซคลิกและเฮเทอโรไซคลิกอิ่มตัวและไม่อิ่มตัว ไฮโดรคาร์บอนยังมีอนุพันธ์หลายอย่างที่ทำให้อะตอมของไฮโดรเจนถูกแทนที่ด้วยฮาโลเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน และอะตอมอื่นๆ รวมถึงกลุ่มการทำงาน
เคมีเป็นพื้นฐานของการดำรงอยู่ ต้องขอบคุณการสังเคราะห์ด้วยสารอินทรีย์ ทำให้คนในปัจจุบันมีสารประดิษฐ์จำนวนมากที่ใช้แทนสารธรรมชาติ และยังไม่มีการเปรียบเทียบในลักษณะของพวกเขาในธรรมชาติ