Дүниенің суретін дұрыс түсіну үшін адам жауабын білуі керек негізгі сұрақ – химиядағы зат дегеніміз не. Бұл түсінік мектеп жасында қалыптасады және баланы одан әрі дамытуға бағыттайды. Химияны оқуды бастаған кезде онымен күнделікті деңгейде ортақ тіл табу маңызды, бұл белгілі бір процестерді, анықтамаларды, қасиеттерді және т.б. анық және оңай түсіндіруге мүмкіндік береді.
Өкінішке орай, білім беру жүйесінің жетілмегендігінен көптеген адамдар кейбір іргелі негіздерді жіберіп алады. «Химиядағы зат» ұғымы өзіндік ірге тасы болып табылады, бұл анықтаманы дер кезінде қабылдау адамға жаратылыстану саласындағы кейінгі дамудың дұрыс бастауын береді.
Ұғымды қалыптастыру
Материя ұғымына көшпес бұрын химия пәнінің не екенін анықтап алу керек. Химия тікелей зерттейтін, олардың өзара түрленуі, құрылымы мен қасиеттері заттар. Жалпы мағынада материя дегеніміз физикалық денелердің неден жасалғаны.
Сонымен, химиядағы зат дегеніміз не? Жалпы ұғымнан таза химиялық ұғымға көшу арқылы анықтама құрастырайық. Зат - міндетті түрде массасы бар материяның белгілі бір түріөлшеуге болады. Бұл сипаттама материяны басқа материя түрінен – массасы жоқ өрістен (электрлік, магниттік, биоөріс және т.б.) ажыратады. Материя, өз кезегінде, біз және айналамыздағы барлық нәрседен жасалған.
Заттың неден жасалғанын анықтайтын сәл басқаша сипаттамасы - бұл қазірдің өзінде химия пәні. Заттарды атомдар мен молекулалар (кейбір иондар) түзеді, яғни осы формула бірліктерінен тұратын кез келген зат зат болып табылады.
Қарапайым және күрделі заттар
Негізгі анықтаманы меңгергеннен кейін оны күрделендіруге көшуге болады. Заттар ұйымдастырудың әртүрлі деңгейлерінде келеді, яғни қарапайым және күрделі (немесе қосылыстар) - бұл заттардың кластарына ең бірінші бөлінуі, химияның көптеген кейінгі бөлімдері бар, егжей-тегжейлі және күрделірек. Бұл классификация, басқаларға қарағанда, қатаң анықталған шекараларға ие, әрбір қосылымды бір-бірін жоққа шығаратын түрлердің біріне жатқызуға болады.
Химиядағы жай зат деп Менделеевтің периодтық жүйесіндегі бір ғана элемент атомдарынан тұратын қосылыстарды айтады. Әдетте, бұл екілік молекулалар, яғни ковалентті полярлы емес байланыс арқылы қосылған екі бөлшектен тұрады - жалпы жалғыз электрон жұбының түзілуі. Сонымен, бір химиялық элемент атомдары бірдей электртерістілікке ие, яғни ортақ электрон тығыздығын ұстау қабілеті, сондықтан ол байланыс қатысушыларының ешқайсысына ауыспайды. Қарапайым заттардың мысалдары (метал емес) -сутегі мен оттегі, хлор, йод, фтор, азот, күкірт, т.б. Озон сияқты заттың молекуласы үш атомнан, ал барлық асыл газдар (аргон, ксенон, гелий, т.б.) бір атомнан тұрады. Металдарда (магний, кальций, мыс және т.б.) байланыстың өзіндік түрі бар – металдық, ол металдың ішіндегі бос электрондардың әлеуметтенуі есебінен жүзеге асады, ал молекулалардың ондай түзілуі байқалмайды. Металл затты жазу кезінде ешқандай индекссіз химиялық элементтің таңбасы ғана көрсетіледі.
Жоғарыда мысалдары келтірілген химиядағы қарапайым зат күрделі заттан сапалық құрамы бойынша ерекшеленеді. Химиялық қосылыстар екі немесе одан да көп элементтердің әр түрлі атомдарынан түзіледі. Мұндай заттарда байланыстың ковалентті полярлы немесе иондық түрі орын алады. Әртүрлі атомдардың электртерістігі әртүрлі болғандықтан, ортақ электронды жұп пайда болған кезде ол электртеріс элементке қарай ығысады, бұл молекуланың ортақ поляризациясына әкеледі. Иондық тип - бұл полярлық экстремалды жағдай, электрондар жұбы байланыстырушы қатысушылардың біріне толығымен өткенде, атомдар (немесе олардың топтары) иондарға айналады. Бұл түрлердің арасында нақты шекара жоқ, иондық байланысты ковалентті күшті полярлы деп түсіндіруге болады. Күрделі заттардың мысалдары: су, құм, шыны, тұздар, оксидтер, т.б.
Затты өзгертулер
Қарапайым деп аталатын заттардың шын мәнінде күрделі заттарға тән емес бірегей қасиеті бар. Кейбір химиялық элементтер бірнеше пішінді құра аладықарапайым зат. Негіз әлі де бір элемент, бірақ сандық құрамы, құрылымы және қасиеттері мұндай түзілімдерді түбегейлі ажыратады. Бұл мүмкіндік аллотропия деп аталады.
Оттегі, күкірт, көміртек және басқа элементтердің бірнеше аллотроптық модификациялары бар. Оттегі үшін бұл O2 және O3, көміртек заттардың төрт түрін береді – карабин, алмаз, графит және фуллерендер, күкірт молекуласы ромбтық, моноклиникалық және пластикалық модификация. Мысалдары жоғарыда аталғандармен шектелмейтін химиядағы мұндай қарапайым заттың маңызы зор. Атап айтқанда, фуллерендер технологияда жартылай өткізгіштер, фоторезисторлар, алмаз пленкаларын өсіруге арналған қоспалар және басқа мақсаттарда қолданылады, ал медицинада олар күшті антиоксиданттар болып табылады.
Заттармен не болады?
Әр секунд сайын іште және айналада заттардың өзгеруі жүреді. Химия реакцияға түсетін молекулалардың құрамындағы сапалық және/немесе сандық өзгерістермен жүретін процестерді қарастырады және түсіндіреді. Сонымен қатар, жиі өзара байланысты физикалық түрлендірулер де орын алады, олар тек пішіннің, заттардың түсінің немесе агрегация күйінің өзгеруімен және кейбір басқа сипаттамалармен сипатталады.
Химиялық құбылыстар - бұл қызығушылық параметрінің өзгеруіне байланысты әртүрлі түрдегі өзара әрекеттесу реакциялары, мысалы, қосылыстар, алмастырулар, алмасулар, ыдыраулар, қайтымды, экзотермиялық, тотығу-тотықсызданулар және т.б. Физикалық құбылыстарға: булану, конденсация, сублимация, еру, қату, электр өткізгіштік жатады.және т.б. Көбінесе олар бір-бірімен бірге жүреді, мысалы, найзағай кезіндегі найзағай физикалық процесс, ал оның әсерінен озонның бөлінуі химиялық процесс.
Физикалық қасиеттері
Химиядағы зат – белгілі бір физикалық қасиеттері бар зат. Олардың болуы, болмауы, дәрежесі және қарқындылығы бойынша заттың белгілі бір жағдайларда қалай әрекет ететінін болжауға болады, сонымен қатар қосылыстардың кейбір химиялық ерекшеліктерін түсіндіруге болады. Мәселен, мысалы, құрамында сутегі және электртеріс гетероатомы (азот, оттегі және т.б.) бар органикалық қосылыстардың жоғары қайнау температурасы затта сутектік байланыс сияқты әрекеттесудің химиялық түрі көрінетінін көрсетеді. Қандай заттардың электр тогын жақсы өткізетінін білудің арқасында кабельдер мен электр сымдарының сымдары белгілі бір металдардан жасалған.
Химиялық қасиеттері
Қасиеттердің екінші жағын құру, зерттеу және зерттеу - химия. Оның көзқарасы бойынша заттардың қасиеттері олардың әрекеттесуге реактивтілігі болып табылады. Кейбір заттар осы мағынада өте белсенді, мысалы, металдар немесе кез келген тотықтырғыштар, ал басқалары, асыл (инерттік) газдар қалыпты жағдайда іс жүзінде реакцияға түспейді. Химиялық қасиеттерді қажетінше белсендіруге немесе пассивациялауға болады, кейде көп қиындықсыз, ал кейбір жағдайларда оңай емес. Ғалымдар зертханаларда сынақтар мен қателіктер арқылы өз мақсаттарына жету үшін көптеген сағаттарды өткізеді.мақсаттар, кейде олар орындалмайды. Қоршаған ортаның параметрлерін өзгерту (температура, қысым және т.б.) немесе арнайы қосылыстарды - катализаторларды немесе ингибиторларды қолдану арқылы заттардың химиялық қасиеттеріне, демек, реакцияның жүруіне әсер етуге болады.
Химиялық заттардың классификациясы
Барлық классификациялар қосылыстардың органикалық және бейорганикалық болып бөлінуіне негізделген. Органикалық заттардың негізгі элементі – көміртек, бір-бірімен және сутекпен қосылып, көміртек атомдары көмірсутек қаңқасын құрайды, кейін ол басқа атомдармен (оттегі, азот, фосфор, күкірт, галогендер, металдар және т.б.) толтырылады, циклдармен немесе тармақтармен жабылады., осылайша органикалық қосылыстардың алуан түрлілігін негіздейді. Бүгінгі күні ғылымға 20 миллион осындай заттар белгілі. Тек жарты миллион минералды қосылыстар бар.
Әрбір қосылыс жеке, бірақ оның қасиеттері, құрылымы және құрамы бойынша басқалармен көптеген ұқсас белгілері бар, осы негізде заттар кластарына топтастырылған. Химияда жүйелеу және ұйымдастыру деңгейі жоғары, ол нақты ғылым.
Бейорганикалық заттар
1. Оксидтер оттегі бар екілік қосылыстар:
а) қышқылдық – сумен әрекеттескенде қышқыл береді;
b) негізгі - сумен әрекеттескен кезде олар негіз береді.
2. Қышқылдар – бір немесе бірнеше сутегі протонынан және қышқыл қалдығынан тұратын заттар.
3. Негіздер (сілтілер) - бір немесе бірнеше гидроксил топтары мен металл атомынан тұрады:
a) амфотерлі гидроксидтер – қышқылдардың да, негіздердің де қасиеттерін көрсетеді.
4. Тұздар металл атомынан және бір немесе бірнеше қышқыл қалдықтарынан тұратын қышқыл мен сілті (ерігіш негіз) арасындағы бейтараптандыру реакциясының нәтижесі:
а) қышқыл тұздары – қышқыл қалдығының анионында протон бар, қышқылдың толық диссоциациялануының нәтижесі;
б) негіздік тұздар – гидроксил тобының металмен байланысы, негіздің толық диссоциациялануының нәтижесі.
Органикалық қосылыстар
Органикалық заттардың құрамында өте көп заттар класы бар, мұндай көлемдегі ақпаратты бірден есте сақтау қиын. Ең бастысы - алифатты және циклді қосылыстар, карбоциклді және гетероциклді, қаныққан және қанықпаған деп негізгі бөлінулерін білу. Көмірсутектердің де көптеген туындылары бар, оларда сутегі атомы галоген, оттегі, азот және басқа атомдармен, сондай-ақ функционалдық топтармен ауыстырылады.
Химиядағы зат болмыстың негізі. Органикалық синтездің арқасында адамда бүгінде табиғи заттардың орнын басатын, сонымен қатар табиғатта олардың сипаттамалары бойынша аналогтары жоқ жасанды заттардың көп мөлшері бар.
