Химия: 10 класс

Предмет химии включает в себя множество разделов, изучающих химические элементы, их состав, свойства, взаимопревращения, а также явления, сопровождающие данные явления.

Первое определение химии как науки дал русский учений Михаил Васильевич Ломоносов. Звучит следующим образом: «Химическая наука рассматривает свойства и изменение тел, объясняет причину того, что происходит с веществами при химических превращениях.

Но, несмотря на то, что одно из наиболее точных определений науки химии появилось только в XIX веке, история данного учения началась еще в I-II веке.

Химия пережила несколько этапов:

За всю свою многовековую историю:

Предалхимический период, просуществовавший до III века;
Алхимический период просуществовал до XVII века. Данный период ознаменован поиском философского камня и тесной связью с мистикой и астрономией;
Период объединения просуществовал всего век, но за короткий срок открыл миру новый предмет химии, знания о котором полностью подтверждаются экспериментальными данными выдающихся ученых того времени;
Период количественных законов охарактеризовал первую половину XIX века, в которой химия становится точной наукой благодаря большому количеству законов. Главные выдающиеся деятели того времени: Лавуазье, Берцелиус, Авогадро, Фарадей и другие;
После середины XIX века наука химия совершает большой скачок в своей развитии. Открываются новые законы, элементы и их соединения и на сегодняшний день химия занимает одно из ведущих мест в отраслевой структуре страны.

Химия относится к естественным наукам, изучающим окружающий нас мир. Тесно связана с такими науками, как биология, физика, геология. Случается так, что, объединяясь, эти науки образуют новые разделы: геохимия, биохимия, физическая химия и другие. Современная химия состоит из большого числа подразделов, по своей масштабности представляющих собой отдельные предметы для изучения: неорганическая химия, органическая химия, аналитическая химия, коллоидная химия.

Классификация неорганических веществ

Неорганические соединения – это вещества, состоящие из всех элементов периодической системы Д. И. Менделеева. Исключения составляют соединения углерода, в большинстве своем являющиеся органическими, и благородные газы, у которых полностью завершен наружный энергетический уровень, и они не вступают в химические реакции.

Все неорганические вещества делятся на простые и сложные. К простым веществам, в свою очередь, относятся металлы, неметаллы и благородные газы. К металлам относятся простые вещества, состоящие из элементов металлов, способные отдавать валентные электроны, то есть проявлять восстановительные свойства. Неметаллы – простые вещества, состоящие из элементов неметаллов и способные принимать электроны, то есть проявлять окислительные свойства. Благородные (или инертные газы) – особая группа неорганических веществ, названная так из-за своей неактивности (инертный с греч. — недеятельный). Сложные вещества делят на оксиды, основания, кислоты и соли. Оксиды – бинарные соединения, одним из компонентов которых является кислород в степени окисления -2. Основания – сложные вещества, в состав которых входят один или несколько атомов металла и гидроксогруппы ОН. Кислоты – сложные вещества, состоящие из одного или нескольких атомов водорода и кислотного остатка. Соли – продукты взаимодействия кислот и основания, состоят из атомов металла и кислотного остатка.

Органические соединения

Необходимым компонентом жизнедеятельности всех живых организмов являются органические вещества, которые изучает органическая химия. Все органические вещества делят на ациклические и циклические. В частности к ациклическим углеводородам относятся предельные и непредельные углеводороды.

Ациклические углеводороды

Предельные углеводороды – простейшие органические соединения, в состав которых входит углерод и водород. Общая формула для всех предельных – , где n – число атомов углерода. Другое название предельных – алканы. По-другому их еще называют насыщенными, вследствие того, что все четыре валентности углерода «насыщены» атомами водорода.

Непредельными углеводородами называются органические вещества, атомы углерода у которых могут быть соединены между собой двойными или тройными связями. Также их называют ненасыщенные, так как в отличие от алканов атом углерода у непредельных может присоединить меньшее число атомов водорода. К непредельным углеводородам относятся алкены — вещества с одной двойной связью в молекуле, алкины – вещества с тройной связью в молекуле и алкадиены — вещества, содержащие в себе две двойные связи.

Ароматические углеводороды

Кроме ациклических, в органической химии есть и циклические углеводороды, к которым относятся ароматические или арены. Это соединения, имеющие бензольное кольцо. Общая формула . Первый представитель класса ароматических углеводородов – бензол, формула которого . Последующие гомологи бензола можно рассматривать как его производные, где один или несколько атомов водорода замещены на радикалы.

Кислородсодержащие соединения

Большое число органических веществ представляют собой кислородсодержащие соединения, их физические и химические свойства обусловлены наличием функциональной группы.

Спирты

Спирты – класс органических соединений, где один или несколько атомов водорода замещены гидроксогруппой ОН. Спирты делят на предельные и непредельные. К предельным углеводородам относятся вещества, не имеющие кратных связей. Предельные спирты в свою очередь делятся на одно-, двух- и многоосновные. Одноосновные в составе имеют только одну функциональную группу ОН, двухосновные – две, а у многоатомных спиртов количество ОН групп может быть самым различным.

Карбонильные соединения. Карбоновые кислоты

Карбонильные соединения – группа веществ, имеющие в своем составе функциональную группу С=О. К таким веществам относятся альдегиды, кетоны и, в меньшей степени, карбоновые кислоты.

Альдегиды и кетоны имеют карбонильную функциональную группу и являются продуктами окисления спиртов.

Карбоновые кислоты – сложные органические вещества, имеющие в своем составе карбоксильную группу , примыкающую к углеводородному радикалу. Карбоновые кислоты имеют общую формулу . Первый представитель гомологического ряда – муравьиная кислота, имеющая структурную формулу НСООН.

Углеводы

Углеводы – сложные вещества, имеющие общую формулу . Углеводы – природные соединения, являющиеся продуктами фотосинтеза. Простейшие углеводы, не подвергающиеся гидролизу, объединяют в группу моносахариды. Более сложные углеводы – дисахариды и олигосахариды подвергаются гидролизу и некоторые из соединений являются полимерами.

Азотсодержащие

Еще один класс углеводородных соединений составляют азотсодержащие. К ним относятся амины, аминокислоты, нитросоединения и др.

Амины

Амины – производные аммиака, в которых один или несколько атомов из атомов водорода заменены на радикал. Амины делят на алифатические (предельные и непредельные), ароматические и смешанные. Общая формула аминов N. Амины проявляют основные свойства в большей степени, чем аммиак, поэтому их часто называют органическими основаниями.

Белки

Белки — это сложные высокомолекулярные соединения, представляющие собой природные полимеры. Состоят из мономеров – аминокислот, соединенных между собой пептидными связями. Из-за наличия и амино- и карбоксильной группы белки считаются амфотерными веществами.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты – гетероциклические соединения, представляющие собой полимеры. Мономерами нуклеиновых кислот являются нуклеотиды. Существует всего 2 вида нуклеиновых кислот: ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота и РНК – рибонуклеиновая кислота. ДНК находится в хромосомах и является важнейшим носителем наследственной информации. РНК участвует в биосинтезе белка и большей частью находится в цитоплазме клетки.