Химия: 9 класс

Знания о химии веществ начали накапливаться еще в древних цивилизациях, этому способствовало развитие различных ремесел, в которых накапливались практические знания о химических веществах и их свойствах. Теоретическую же базу стала основывать натурфилософия, получившая большее развитие в Греции и Индии – это учение об атомах как о начале мироздания, понятие о движущейся субстанции, как главного понятия в решении загадки генезиса.

Зарождение и развитие науки химии проходило в 16 – 18 века, когда было озвучено учение о химических элементах Лавуазье, газовые законы Бойля, теория Парацельса, но наибольший скачок в ее развитии произошел в середине 19 века, когда сформировались фундаментальные понятия в химии – атом, молекула, когда Берцелиус устанавливал атомный вес элементов, разрабатывалась атомно-молекулярная теория Авогадро, теория Дальтона.

Затем наступает «золотой век» химии, время величайших открытий – периодическая систематизация элементов, теория валентности, электролитической диссоциации, электронная теория материй и так далее.

Химия — часть естествознания

Согласно общепринятому определению, наука химия изучает строение и свойства веществ, изменения, происходящие в результате химических реакциях. Менделеев говорил о ней, как о науке, которая сама создает область своих исследований. Главнейшая задача химии – получение веществ с определенными свойствами и поиск способов управления этими свойствами.

К 19 веку человечеству было известно немногим более 60 химических элементов, но привести их в систему удалось лишь Д.И. Менделееву. Он считал, что важнейшей характеристикой элементов является их атомный вес и в 1869 году сформулировал первый вариант периодического закона химических элементов: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов».

В настоящее время, в силу того, насколько увеличились знания об атомах и всей сложности их строения, он звучит несколько иначе: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атома (порядкового номера)».

1 марта 1869 года Менделеев предложил «длинную» форму своей таблицы, то есть все периоды в ней располагались одной строкой, но в 1870 году он представил иной вариант – короткую форму — в нем периоды разбиты на группы, а группы, в свою очередь, – на подгруппы.

Основы теоретической химии

Химическая связь, по сути, это взаимодействие двух атомов посредством обмена электронами. Закономерность этого взаимодействия была описана Г. Льюисом и В. Косселем, которые выяснили, что в процессе химической реакции атомы стараются приобрести устойчивые октетные или дуплетные оболочки. Образование такой конфигурации у элементов может происходить разными способами и приводить к молекулам различного строения, поэтому выделяют такие химической связи:

ионная;
ковалентная;
донорно-акцепторная.

Протекание химических процессов в растворах и расплавах веществ позволила объяснить понятие электролитической диссоциации, предложенное Аррениусом.

В процессе растворения и расплавления веществ, кристаллическая решетка распадается, и в растворе появляются свободные разнозаряженные ионы, то есть происходит электролитическая диссоциация.

Предположение о том, что молекулы состоят из ионов, привело химиков к описанию окислительно-восстановительных реакций, в процессе которых идет изменение степеней окисления атомов, и к расчету степени окисления элементов. В подобных реакциях электроны одних атомов переносятся к другим, процесс отдачи электрона – есть окисление, а получения – восстановление.

Химия металлов и неметаллов

В настоящее время к металлам относят 96 элементов, это химические элементы, которые в процессе химических реакций отдают электроны с внешнего и подвнешнего энергетического уровня, образуя положительно заряженные ионы, таким образом, металлы являются восстановителями.

Химические свойства металлов определяются именно этой способностью — действовать как восстановители, а также образовывать основные оксиды, способностью замещать водород в кислотах, коррозийной стойкостью.

Химические элементы, образующие простые вещества и не обладающие свойствами металлов относят к неметаллам. В качестве окислителей эти соединения взаимодействуют с металлами, водородом, с неметаллами, обладающими более низкой электроотрицательностью. Взаимодействие неметаллов с водородом приводит к образованию летучих соединений – ковалентных гибридов.

Все неметаллы проявляются как восстановителями при взаимодействии с кислородом, образуя кислотные оксиды. В реакциях между фтором и кислородом, окислителем является первый.

Водные растворы некоторых неметаллов (галогенов, к примеру) – сильные кислоты.

Рассмотренные выше элементы являются объектами изучения неорганической химии. В свою очередь органическая химия исследует соединения углерода, их свойства, структуру и способы синтеза.

Органические соединения

Органические вещества – это соединения, в состав которых входит углерод. Класс, объединяющий эти соединения наиболее обширный, в настоящий момент известно уже более 10 миллионов таких соединений. Подобное многообразие объясняется способностью углерода образовывать цепочки. Органическим соединениям присущи некоторые особые характеристики – во-первых, особенности связей между атомами. Они имеют ковалентный характер, то есть большинство органических веществ неэлектролиты, медленно реагируют друг с другом, в растворах и расплавах не диссоциируют. Очень важная особенность – явление изомерии.

Сейчас химия неразрывно связана со всеми сферами нашей жизни, ее достижения, открытия, теории позволяют сделать современную жизнь простой, приятной и яркой.