Kemia isokaboni ni sehemu ya kemia ya jumla. Inahusika na utafiti wa mali na tabia ya misombo ya isokaboni - muundo wao na uwezo wa kukabiliana na vitu vingine. Mwelekeo huu huchunguza vitu vyote, isipokuwa vile vilivyotengenezwa kutoka kwa minyororo ya kaboni (mwisho ni somo la uchunguzi wa kemia-hai).
Maelezo
Kemia ni sayansi changamano. Mgawanyiko wake katika kategoria ni wa kiholela tu. Kwa mfano, kemia isokaboni na ya kikaboni huunganishwa na misombo inayoitwa bioinorganic. Hizi ni pamoja na himoglobini, klorofili, vitamini B12 na vimeng'enya vingi.
Mara nyingi sana, wakati wa kusoma dutu au michakato, mtu lazima azingatie uhusiano mbalimbali na sayansi zingine. Kemia ya jumla na isokaboni inashughulikia vitu rahisi na ngumu, idadi ambayo inakaribia 400,000. Utafiti wa mali zao mara nyingi huhusisha mbinu mbalimbali za kemia ya kimwili, kwa vile wanaweza kuchanganya sifa za tabia ya sayansi kama vile.fizikia. Ubora wa dutu huathiriwa na conductivity, shughuli za sumaku na macho, athari za vichocheo na mambo mengine ya "kimwili".
Kwa ujumla, misombo isokaboni imeainishwa kulingana na kazi yake:
- asidi;
- viwanja;
- oksidi;
- chumvi.
Oksidi mara nyingi hugawanywa katika metali (oksidi za kimsingi au anhidridi msingi) na oksidi zisizo za metali (oksidi za asidi au anhidridi asidi).
Asili
Historia ya kemia isokaboni imegawanywa katika vipindi kadhaa. Katika hatua ya awali, maarifa yalikusanywa kupitia uchunguzi wa nasibu. Tangu nyakati za zamani, majaribio yamefanywa kubadilisha madini ya msingi kuwa ya thamani. Wazo la alkemikali lilikuzwa na Aristotle kupitia fundisho lake la kubadilika kwa vipengele.
Katika nusu ya kwanza ya karne ya kumi na tano, magonjwa ya mlipuko yalienea. Hasa idadi ya watu waliugua ugonjwa wa ndui na tauni. Aesculapius alidhani kwamba magonjwa husababishwa na vitu fulani, na mapambano dhidi yao yanapaswa kufanyika kwa msaada wa vitu vingine. Hii ilisababisha mwanzo wa kipindi kinachojulikana kama medico-kemikali. Wakati huo, kemia ikawa sayansi inayojitegemea.
Kuibuka kwa sayansi mpya
Wakati wa Renaissance, kemia kutoka nyanja ya kimatendo ya utafiti ilianza "kupata" dhana za kinadharia. Wanasayansi walijaribu kueleza taratibu za msingi zinazotokea na vitu. Mnamo 1661, Robert Boyle alianzisha wazo la "kipengele cha kemikali". Mnamo 1675 Nicholas Lemmer hutenganisha vipengele vya kemikalimadini kutoka kwa mimea na wanyama, na hivyo kubainisha utafiti wa kemia ya misombo isokaboni kando na ile ya kikaboni.
Baadaye, wanakemia walijaribu kueleza jambo la mwako. Mwanasayansi wa Ujerumani Georg Stahl aliunda nadharia ya phlogistons, kulingana na ambayo mwili unaowaka unakataa chembe isiyo ya mvuto ya phlogiston. Mnamo 1756, Mikhail Lomonosov alithibitisha kwa majaribio kwamba mwako wa metali fulani unahusishwa na chembe za hewa (oksijeni). Antoine Lavoisier pia alikanusha nadharia ya phlogistons, na kuwa mwanzilishi wa nadharia ya kisasa ya mwako. Pia alianzisha dhana ya "compound of chemical elements".
Maendeleo
Kipindi kijacho kinaanza na kazi ya John D alton na kujaribu kueleza sheria za kemikali kupitia mwingiliano wa dutu katika kiwango cha atomiki (hadubini). Mkutano wa kwanza wa kemikali huko Karlsruhe mnamo 1860 ulifafanua dhana za atomi, valency, sawa, na molekuli. Shukrani kwa ugunduzi wa sheria ya upimaji na uundaji wa mfumo wa upimaji, Dmitry Mendeleev alithibitisha kwamba nadharia ya atomiki-molekuli haihusiani tu na sheria za kemikali, bali pia na sifa za kimwili za vipengele.
Hatua inayofuata katika ukuzaji wa kemia isokaboni inahusishwa na ugunduzi wa uozo wa mionzi mnamo 1876 na ufafanuzi wa muundo wa atomi mnamo 1913. Utafiti wa Albrecht Kessel na Gilbert Lewis mwaka wa 1916 unatatua tatizo la asili ya vifungo vya kemikali. Kulingana na nadharia ya usawa wa aina nyingi na Willard Gibbs na Henrik Roszeb, mnamo 1913 Nikolai Kurnakov aliunda moja ya njia kuu za kemia ya kisasa ya isokaboni -uchambuzi wa kimwili na kemikali.
Misingi ya kemia isokaboni
Michanganyiko ya isokaboni hutokea kiasili katika umbo la madini. Udongo unaweza kuwa na sulfidi ya chuma kama vile pyrite au sulfate ya kalsiamu katika mfumo wa jasi. Misombo ya isokaboni pia hutokea kama biomolecules. Huundwa kwa ajili ya matumizi kama vichocheo au vitendanishi. Mchanganyiko wa kwanza muhimu wa isokaboni ni ammonium nitrate, inayotumika kurutubisha udongo.
Chumvi
Michanganyiko mingi ya isokaboni ni misombo ya ioni inayojumuisha cations na anions. Hizi ndizo zinazoitwa chumvi, ambazo ni kitu cha utafiti katika kemia ya isokaboni. Mifano ya misombo ya ionic ni:
- Magnesium chloride (MgCl2), ambayo ina Mg2+ cations na Cl- anions.
- Oksidi ya sodiamu (Na2O), ambayo ina kani Na+ na anions O2- .
Katika kila chumvi, uwiano wa ayoni ni kwamba chaji za umeme ziwe katika usawa, yaani, kiwanja kwa ujumla hakina upande wowote wa umeme. Ioni hufafanuliwa kwa hali yao ya uoksidishaji na urahisi wa uundaji unaofuata kutokana na uwezo wa uionishaji (cations) au mshikamano wa elektroni (anioni) wa vipengele vinavyotokana nayo.
Chumvi isokaboni ni pamoja na oksidi, kabonati, salfati na halidi. Misombo mingi ina sifa ya viwango vya juu vya kuyeyuka. Chumvi isokaboni kwa kawaida ni maumbo thabiti ya fuwele. Kipengele kingine muhimu ni waoumumunyifu katika maji na urahisi wa fuwele. Baadhi ya chumvi (km NaCl) huyeyuka sana kwenye maji, ilhali zingine (km SiO2) karibu haziwezi kuyeyuka.
Vyuma na aloi
Vyuma kama vile chuma, shaba, shaba, shaba, alumini ni kundi la vipengele vya kemikali katika sehemu ya chini kushoto ya jedwali la upimaji. Kundi hili linajumuisha vipengele 96 ambavyo vina sifa ya conductivity ya juu ya mafuta na umeme. Wao hutumiwa sana katika metallurgy. Vyuma vinaweza kugawanywa kwa hali ya feri na zisizo na feri, nzito na nyepesi. Kwa njia, kipengele kinachotumiwa zaidi ni chuma, kinachukua 95% ya uzalishaji wa dunia kati ya aina zote za metali.
Aloi ni vitu changamano vinavyopatikana kwa kuyeyuka na kuchanganya metali mbili au zaidi katika hali ya umajimaji. Zinajumuisha msingi (vipengee vikuu katika maneno ya asilimia: chuma, shaba, alumini, n.k.) na viambajengo vidogo vya aloyi na vijenzi vya kurekebisha.
Binadamu hutumia takriban aina 5000 za aloi. Wao ni nyenzo kuu katika ujenzi na viwanda. Kwa njia, pia kuna aloi kati ya metali na zisizo za metali.
Ainisho
Katika jedwali la kemia isokaboni, metali imegawanywa katika vikundi kadhaa:
- vipengele 6 viko katika kundi la alkali (lithiamu, potasiamu, rubidiamu, sodiamu, francium, cesium);
- 4 - katika ardhi yenye alkali (radiamu, bariamu, strontium, kalsiamu);
- 40 - katika mpito (titanium, dhahabu, tungsten, shaba, manganese,scandium, chuma, n.k.);
- 15 – lanthanides (lanthanum, cerium, erbium, n.k.);
- 15 – actinides (uranium, actinium, thorium, fermium, n.k.);
- 7 – nusu metali (arseniki, boroni, antimoni, germanium, n.k.);
- 7 - metali nyepesi (alumini, bati, bismuth, risasi n.k.).
Zisizo za metali
Vyama visivyo vya metali vinaweza kuwa vipengele vya kemikali na misombo ya kemikali. Katika hali ya bure, huunda vitu rahisi na mali zisizo za metali. Katika kemia isokaboni, vipengele 22 vinajulikana. Hizi ni hidrojeni, boroni, kaboni, nitrojeni, oksijeni, florini, silicon, fosforasi, salfa, klorini, arseniki, selenium, n.k.
Nyema zisizo za kawaida zaidi ni halojeni. Katika kukabiliana na metali, huunda misombo ambayo dhamana yake ni ionic, kama vile KCl au CaO. Wakati wa kuingiliana, metali zisizo na metali zinaweza kuunda misombo iliyounganishwa kwa ushirikiano (Cl3N, ClF, CS2, n.k.).
Misingi na asidi
Misingi ni dutu changamano, muhimu zaidi ikiwa ni hidroksidi mumunyifu katika maji. Inapoyeyushwa, hutengana na kaoni za chuma na anioni za hidroksidi, na pH yake ni kubwa kuliko 7. Besi zinaweza kuchukuliwa kuwa kinyume cha kemikali na asidi kwa sababu asidi zinazotenganisha maji huongeza mkusanyiko wa ioni za hidrojeni (H3O+) hadi msingi upungue.
Asidi ni dutu zinazoshiriki katika athari za kemikali kwa besi, kuchukua elektroni kutoka kwao. Asidi nyingi za umuhimu wa vitendo ni mumunyifu wa maji. Wakati wa kufutwa, hutengana na cations za hidrojeni(Н+) na anions zenye tindikali, na pH yake ni chini ya 7.
