Što je supstanca? Struktura i svojstva tvari

13. 3. 2019.

Poznato je iz fizike da atomi kemijskih elemenata imaju oblik slobodnih čestica. Mogu se međusobno kombinirati kroz različite vrste kemijskih veza. Kao rezultat, formiraju se molekule tvari, jednostavne i složene. Na taj se način formira jedan od oblika postojanja materije, koji je najčešći na Zemlji. U našem članku ćemo razmotriti strukturu i svojstva tvari i dati primjere njihovih različitih stanja: čvrste, tekuće i plinovite.

što je suština

Opće karakteristike spojeva

Kisik, koji diše živa bića, dijamantne plakate, naslage ugljena - to su primjeri jednostavnih tvari čija svojstva ovise o strukturi njihovih molekula. Oni sadrže atome samo jednog kemijskog elementa - ugljika, kisika, dušika. Neki od elemenata ne mogu činiti jednu, već nekoliko jednostavnih tvari. One se međusobno razlikuju ne samo po izgledu, već i po svojoj unutarnjoj strukturi, pa stoga iu svojstvima. Govorimo o alotropnim modifikacijama na kojima živimo. Nasuprot njima su čestice složenog spoja, što je drugo ime za tvar, a sastoje se od atoma različitih elemenata. Voda, sol, etilni alkohol, škrob - popis složenih spojeva koji čine predmete materijalnog svijeta može se nastaviti neograničeno.

alotropija

Koliko je upečatljiva grafitna jezgra olovke, dijamant u rafiniranom okviru i bijeli kristalni prah carbyana ekstrahiranog iz kratera Arizona ... Ali sva tri ova jednostavna spoja sastoje se samo od ugljikovih atoma. Zašto su se toliko razlikovali? Što je tvar koja se zove kemijska alotropna modifikacija? Odgovor ćemo pronaći u unutarnjoj strukturi spoja, odnosno u obilježjima oblika njegove kristalne rešetke. U prirodi se alotropija događa rijetko. Kisik i ozon su još jedan primjer takvih tvari. Razlikuju se po broju atoma kisika u sastavu molekula: dva su u kisiku, a tri u ozonu.

naziv tvari

Dijamant i grafit

Divovska molekula, u kojoj je svaki ugljikov atom vezan za četiri druge na istoj udaljenosti, je dijamant. Kovalentne veze između čestica je iznimno izdržljiva, kristal savršeno lomi zrake svjetlosti, pa se smatra najskupljim komadom nakita. Ne provodi električnu struju i superhardov je prirodni materijal koji se koristi za bušenje bušotina i rezanje stakla. Što je tvar - grafit? Njegovi tamno sivi kristali su debeli na dodir, meki i lako ostavljaju trag na papiru. Atomi u molekuli raspoređeni su u slojevima. Odnosi se na provodnike struje i koristi se u elektrotehnici.

Što je karbin?

Karbin je treća modifikacija ugljika. Šezdesetih godina 20. stoljeća dobiven je u laboratoriju ruskog znanstvenika V.V. Korshaka, a zatim je pronađen u prirodi kao dio meteoritne tvari. Struktura ugljikovih lanaca je linearna, spoj ima izgled vlakana, praha ili bijelih filmova. Karbin ima svojstva poluvodiča, idealno preživljava u ljudskom tijelu. Stoga se koristi za proizvodnju umjetnih proteza zglobova, krvnih žila, elemenata u oftalmologiji, urologiji i stomatološkoj protetici.

svojstva tvari

Stanje materije

Ako spoj ima atomsku strukturu i pripada ne-metalima, tada su njegove čestice međusobno povezane pomoću jedne kovalentne veze. Zbog toga su takve molekule dvoatomske. Koje su sljedeće formule: Cl2, N2 , O2? To su molekule klora, dušika, kisika. U gornjem primjeru, tvari su u plinovitom stanju i njihove se čestice kreću u različitim smjerovima, a sile interakcije između njih su vrlo slabe. Drugačija slika se promatra kada je agregatni oblik spoja gust - kondenziran. Tekućine i krute tvari, za razliku od plinova, zauzimaju određeni volumen na konstantnoj temperaturi. Njihove se čestice dovoljno snažno privlače, priroda takvih veza je električna. Zanimljiva je struktura metalnih spojeva s brojnim specifičnim svojstvima: toplinska vodljivost, upojnost, duktilnost i električna vodljivost. Što je tvar-metal sa stajališta njegove strukture? kristalna rešetka? Može se usporediti s divovskim kompleksom atoma koji sadrže uobičajene elektrone. Oni se kreću unutar kristala i tvore takozvani elektronski plin, koji je uzrok svih gore navedenih karakteristika metala. Tako smo otkrili da kemijski spojevi imaju tri agregacijska stanja: čvrsta, tekuća i plinovita.

molekula tvari

Kako unutarnja struktura tvari određuje njena svojstva?

Čvrsti kristalni oblik je najčešći u prirodi. Struktura tvari određena je konfiguracijom njezine kristalne rešetke, što zauzvrat utječe na fizikalna i kemijska svojstva. Na primjer, najveća tvrdoća dijamanta nastaje zbog činjenice da u njezinim rešetkastim mjestima postoje atomi, pri čemu su sile međusobne interakcije prilično velike. Kovalentne veze koje su nastale na ovaj način čvrsto drže čestice jedna do druge, osiguravajući stabilnost strukture. Kristali joda, nasuprot tome, mogu se brzo pogoršati kad se zagriju. Čak i bez ulaska u tekuću fazu, jod se sublimira prije stvaranja pare, tj. Sublimira. Ovaj fenomen se objašnjava osobitostima unutarnje strukture kristalnog joda. U čvorovima svoje rešetke na velikim udaljenostima jedna od druge su molekule. Pod utjecajem visoke temperature, oni se lako odvajaju jedan od drugoga, tvoreći plinsku fazu. Jonski spojevi vrsta kristalne rešetke izvrsni su vodiči struje. Oni su vatrostalni i izdržljivi, imaju nabijene čestice u mrežnim mjestima - ioni. Elektrostatičke sile privlačenja nastaju između kationa i aniona, stoga su kristali soli dovoljno čvrsti i izdržljivi.

stanje materije

Nomenklatura veze

Zajedno s poznatim, trivijalnim, tj. Imenima koja su odavno uspostavljena u svakodnevnom životu, primjerice: soda za pečenje ili kuhinjska sol, postoji vrlo raznolika znanstvena klasifikacija kemijskih spojeva. Tako se u racionalnoj nomenklaturi dijele na jednostavne i složene, metale i nemetale. U IUPAC klasifikatoru velika se pozornost posvećuje različitim skupinama organskih spojeva. Naziv tvari u njemu ovisi o prisutnosti u molekuli pojedinačnih, dvostrukih, trostrukih veza ili ciklusa. Na primjer, spojevi koji sadrže sigma vezu nazivaju se alkani, a molekule nezasićenog karaktera se nazivaju alkenima ili alkinima. Zbog činjenice da je arsenal novih, sintetičkih organski spojevi stalno se ažuriraju, klasificiraju se prema međunarodnoj IUPAC nomenklaturi. To osigurava princip sustavnosti i pomaže kemičarima iz cijelog svijeta u provođenju zajedničkih istraživanja.

struktura materije

U našem članku odgovarali smo na pitanja: što je tvar, te kako njezine fizikalne i kemijske osobine ovise o njezinoj unutarnjoj strukturi.