A química inorgânica faz parte da química geral. Ele lida com o estudo das propriedades e comportamento dos compostos inorgânicos - sua estrutura e capacidade de reagir com outras substâncias. Esta direção explora todas as substâncias, com exceção daquelas que são construídas a partir de cadeias de carbono (estas últimas são objeto de estudo da química orgânica).
Descrição
A química é uma ciência complexa. Sua divisão em categorias é puramente arbitrária. Por exemplo, a química inorgânica e orgânica estão ligadas por compostos chamados bioinorgânicos. Estes incluem hemoglobina, clorofila, vitamina B12 e muitas enzimas.
Muitas vezes, ao estudar substâncias ou processos, deve-se levar em conta várias relações com outras ciências. A química geral e inorgânica abrange substâncias simples e complexas, cujo número se aproxima de 400.000. O estudo de suas propriedades envolve muitas vezes uma ampla gama de métodos físico-químicos, pois podem combinar propriedades características de uma ciência comofísica. A qualidade das substâncias é afetada pela condutividade, atividade magnética e óptica, efeito de catalisadores e outros fatores "físicos".
Geralmente, os compostos inorgânicos são classificados de acordo com sua função:
- ácidos;
- terra;
- óxidos;
- sal.
Os óxidos são frequentemente divididos em metais (óxidos básicos ou anidridos básicos) e óxidos não metálicos (óxidos ácidos ou anidridos ácidos).
Origem
A história da química inorgânica é dividida em vários períodos. No estágio inicial, o conhecimento foi acumulado por meio de observações aleatórias. Desde os tempos antigos, foram feitas tentativas para transformar metais básicos em preciosos. A idéia alquímica foi promovida por Aristóteles através de sua doutrina da conversibilidade dos elementos.
Na primeira metade do século XV, as epidemias grassavam. Especialmente a população sofria de varíola e peste. Esculápio assumiu que as doenças são causadas por certas substâncias, e a luta contra elas deve ser realizada com a ajuda de outras substâncias. Isso levou ao início do chamado período médico-químico. Naquela época, a química se tornou uma ciência independente.
O surgimento de uma nova ciência
Durante o Renascimento, a química de um campo de estudo puramente prático começou a "adquirir" conceitos teóricos. Os cientistas tentaram explicar os processos subjacentes que ocorrem com as substâncias. Em 1661, Robert Boyle introduz o conceito de "elemento químico". Em 1675 Nicholas Lemmer separa os elementos químicosminerais de plantas e animais, estipulando assim o estudo da química dos compostos inorgânicos separadamente dos orgânicos.
Mais tarde, os químicos tentaram explicar o fenômeno da combustão. O cientista alemão Georg Stahl criou a teoria dos flogistos, segundo a qual um corpo combustível rejeita uma partícula não gravitacional de flogisto. Em 1756, Mikhail Lomonosov provou experimentalmente que a combustão de certos metais está associada a partículas de ar (oxigênio). Antoine Lavoisier também refutou a teoria dos flogistos, tornando-se o fundador da moderna teoria da combustão. Ele também introduziu o conceito de "composto de elementos químicos".
Desenvolvimento
O próximo período começa com o trabalho de John D alton e tenta explicar as leis químicas através da interação de substâncias no nível atômico (microscópico). O primeiro congresso de química em Karlsruhe em 1860 definiu os conceitos de átomo, valência, equivalente e molécula. Graças à descoberta da lei periódica e à criação do sistema periódico, Dmitry Mendeleev provou que a teoria atômico-molecular está ligada não apenas às leis químicas, mas também às propriedades físicas dos elementos.
O próximo estágio no desenvolvimento da química inorgânica está associado à descoberta do decaimento radioativo em 1876 e à elucidação do desenho do átomo em 1913. Um estudo de Albrecht Kessel e Gilbert Lewis em 1916 resolve o problema da natureza das ligações químicas. Baseado na teoria do equilíbrio heterogêneo de Willard Gibbs e Henrik Roszeb, em 1913 Nikolai Kurnakov criou um dos principais métodos da química inorgânica moderna -análise física e química.
Fundamentos de química inorgânica
Os compostos inorgânicos ocorrem naturalmente na forma de minerais. O solo pode conter sulfeto de ferro, como pirita ou sulfato de cálcio na forma de gesso. Os compostos inorgânicos também ocorrem como biomoléculas. Eles são sintetizados para uso como catalisadores ou reagentes. O primeiro composto inorgânico artificial importante é o nitrato de amônio, usado para fertilizar o solo.
Sais
Muitos compostos inorgânicos são compostos iônicos compostos de cátions e ânions. São os chamados sais, que são objeto de pesquisas em química inorgânica. Exemplos de compostos iônicos são:
- Cloreto de magnésio (MgCl2), que contém Mg2+ cátions e Cl- ânions.
- Óxido de sódio (Na2O), que consiste em cátions Na+ e ânions O2- .
Em cada sal, as proporções de íons são tais que as cargas elétricas estão em equilíbrio, ou seja, o composto como um todo é eletricamente neutro. Os íons são descritos pelo seu estado de oxidação e pela facilidade de formação que decorre do potencial de ionização (cátions) ou afinidade eletrônica (ânions) dos elementos a partir dos quais são formados.
Sais inorgânicos incluem óxidos, carbonatos, sulfatos e haletos. Muitos compostos são caracterizados por altos pontos de fusão. Os sais inorgânicos são geralmente formações cristalinas sólidas. Outra característica importante é a suasolubilidade em água e facilidade de cristalização. Alguns sais (por exemplo, NaCl) são muito solúveis em água, enquanto outros (por exemplo, SiO2) são quase insolúveis.
Metais e ligas
Metais como ferro, cobre, bronze, latão, alumínio são um grupo de elementos químicos na parte inferior esquerda da tabela periódica. Este grupo inclui 96 elementos que são caracterizados por alta condutividade térmica e elétrica. São amplamente utilizados na metalurgia. Os metais podem ser divididos condicionalmente em ferrosos e não ferrosos, pesados e leves. Aliás, o elemento mais utilizado é o ferro, que ocupa 95% da produção mundial entre todos os tipos de metais.
As ligas são substâncias complexas obtidas pela fusão e mistura de dois ou mais metais em estado líquido. Eles consistem em uma base (elementos dominantes em termos percentuais: ferro, cobre, alumínio, etc.) com pequenas adições de componentes de liga e modificadores.
A humanidade utiliza cerca de 5000 tipos de ligas. São os principais materiais na construção e na indústria. A propósito, também existem ligas entre metais e não metais.
Classificação
Na tabela de química inorgânica, os metais são divididos em vários grupos:
- 6 elementos estão no grupo alcalino (lítio, potássio, rubídio, sódio, frâncio, césio);
- 4 - em alcalino terroso (rádio, bário, estrôncio, cálcio);
- 40 - em transição (titânio, ouro, tungstênio, cobre, manganês,escândio, ferro, etc.);
- 15 – lantanídeos (lantânio, cério, érbio, etc.);
- 15 – actinídeos (urânio, actínio, tório, férmio, etc.);
- 7 – semimetais (arsênico, boro, antimônio, germânio, etc.);
- 7 - metais leves (alumínio, estanho, bismuto, chumbo, etc.).
Não-metais
Não-metais podem ser tanto elementos químicos quanto compostos químicos. No estado livre, formam substâncias simples com propriedades não metálicas. Na química inorgânica, distinguem-se 22 elementos. Estes são hidrogênio, boro, carbono, nitrogênio, oxigênio, flúor, silício, fósforo, enxofre, cloro, arsênico, selênio, etc.
Os não-metais mais comuns são os halogênios. Em reação com metais, eles formam compostos cuja ligação é principalmente iônica, como KCl ou CaO. Ao interagir uns com os outros, os não metais podem formar compostos com ligações covalentes (Cl3N, ClF, CS2, etc.).
Bases e ácidos
Bases são substâncias complexas, sendo as mais importantes os hidróxidos solúveis em água. Quando dissolvidos, eles se dissociam com cátions metálicos e ânions hidróxido, e seu pH é maior que 7. As bases podem ser consideradas quimicamente opostas aos ácidos porque os ácidos dissociantes da água aumentam a concentração de íons hidrogênio (H3O+) até que a base seja reduzida.
Ácidos são substâncias que participam de reações químicas com bases, retirando elétrons delas. A maioria dos ácidos de importância prática são solúveis em água. Quando dissolvidos, eles se dissociam dos cátions de hidrogênio(Н+) e ânions ácidos, e seu pH é menor que 7.
