СТРОЕЖ НА ХИМИЧНИТЕ СЪЕДИНЕНИЯ

 

 

   До средата на 19 в. е  натрупан богат емпиричен материал за много органични и неорганични вещества. Осъществени са първите синтези на органичните вещества извън живия организъм. 

 

                                              СТРУКТУРНА ТЕОРИЯ

 

 

   Фундаментална по значението си не само за органичната химия, но въобще за химията като цяло. Явява се основа за развитие на електронната теория и стереохимичната теория, те като нейно естествено продължение доизясняват електронния строеж на многоатомните системи, същността на химичната връзка и пространственото разположение на атомите, и неговото влияни  върху техните свойства.

 

 

                     ОСНОВНИТЕ ФОРМУЛИРОВКИ НА ТАЗИ ТЕОРИЯ СА:

 

 

 

1.      Молекулите на химичните съединения са изградени  от атоми, свързани един с друг в строго определен ред. Свързването зависи от валентността на атомите. Всяко съединение има точно определена структура, която може да бъде установена.

2.      Свойствата на съединенията не се определят само от количествения и качествения им състав. Важно значение има и строежът. Доказателство е явлението изомерия.

3.      Съединения, които имат еднакъв качествен и количествен състав, но различен строеж и свойства, се нар. изомери, а явлението – изомерия.

4.      Атомите в молекулите взаимно си влиаят. Това определа свойствата на молекулите като частица с нови свойства.

                                     

 

                                           СТЕРЕОХИМИЯ

 

 

    Раздел от теоретичната химия, изучаващ пространствения строеж на молекулите на химичните съединения. Според нея свойствата на химичните съединения зависят от вида, броя и реда на свързване на атомите и молекулите им,но също така от пространственото им разположение на атомите един спрямо друг в отделните молекули.

   Стереохимията е пряко допълнение на структурната теория. Развива се главно във връзка с изучаването на някои главни класове природни продукти, пример: захари, хидрокси- и аминокиселини, стероидни съединения, сескитериенни, алкалоиди и др., спомагала е много за тяхното по-задълбочено опознаване.

   Основоположници – Якоб Вант Холф и А. Льо Бел. Към съвременната стереохимия спадат стереоизомерията, учението за връзката между пространствения строеж на молекулите и  хода на химичните реакции, теорията за напрежението на валенциите и конформационният анализ.

СИНТЕТИЧНИ ВЛАКНА

 

 

    Тъкани от синтетични влакна

 

 

  Синтетичните влакна се характеризират с голямата си здравина на претриване в сравнение с естествените влакна. Тъканите и изделията, изработени от тях, биват с намалена мачкаемост и не поемат влагата от тялото, така че хигиеничните качества на бельото от 100% синтетични влакна са по-ниски. От триене при допир с тялото се наелектризирват и „пукат”.

 

                                     ОРГАНИЧНО СТЪКЛО

 

 

   Оптично прозрачен твърд материал, получен на основата на органичните полимери. Най-разпространен бива полилитилметакрилатът – по-лек и нечуплив, но с по-ниска температура на омекотяване от силикатното стъкло.  Багри се, лепи се, заварява се, механично се обработва. Има приложение като конструкционен материал.

 

 

 

 

 

 

                                   ОРГАНИЧНИ КИСЕЛИНИ

 

 

 

   Биохимични вещества, на тях се дължи киселият вкус на редица растения. От химична гледна точка главно са мастни и ароматни карбонови и оксикарбонови киселини. Срещат се по-често в растенията – ябълчената, фумаровата, глутаровата, малоновата, винената, лимоновата, бензоената и др. Растителните сокове, съдържащи такива киселини имат употреба в медицината главно като противотемпературно, витаминно  и диетично средство.

 

 

                                      МЕТАЛООРГАНИЧНА ХИМИЯ

 

 

   Нарича се още Органометална химия, раздел на химията, възникнал в периода между органичната и неорганичната химия. Изучава учението  - металоорганични съединения.

 

 

                                                     ГЕОХИМИЯ

 

 

   Наука за състава, законите за разпространението и миграцията на химичните елементи на земята. Използва химични, физикохимични и физични методи. Има голямо значение за практиката - разкрива закономерностите в разпределението на полезните изкопаеми.

 

 

                                                       ВИТАЛИЗЪМ

 

 

   Философско медицинско разбиране и докрина, че "живите организми са коренно различни от неживата природа, защото те съдържат някои не физични елементи или са управлявани от различни принципи, за разлика от неудошавените неща".

   Днес той е част от философията на алтернативната и комплементарната медицина, има дълга история в мейнстрийм медицинската философия. В традиционната медицина и лечебната практика, се постулира, че заболяванията са резултат от дисбаланса в жизнените сили. В западната традиция те са свързани с четирите темперамента, а в източната  - като част от дисбаланса или блокиране на Ци ( или прана).

ФИЗИКОХИМИЯ

 

 

   Наука за общите закони, определящи строежа и химичните превръщания на веществата при различни външни условия.  Тя изследва химическите явления с помощта на теоритични и експериментални методи на физиката. Прилага и използва принципите , практиката и понятията за движение, енергия, сила, време, термодинамика и динамика. Някои от явленията, изучавани тук са пластична деформация, повърхностно напрежение и др.

 

 

                                          ИСТОРИЯ:

 

 

   През 18 в.  e положено началото на физикохимията. Този термин е даден от Михаил Ломоносов, който през 1752 г. преподава в Санктпетербургския университет курс по истинска физикохимия. След почти 100 годишно прекъсвание  едва 1850 г. с физикохимични изследвания започва да се занимава Дмитрий Менделеев. Следващият курс по физикохимия чете Николай Бекетов в Харковския университет – 1865 г. Модерната физикохимия се ражда в периода между  1860 и 1880 г. с понятията: химична термодинамика, електролити в разтвори и др. Важна стъпка в превръщането й в модерна наука е публикация от 1876 г. на Уилард Гибс, която въвежда понятията: свободна енергия на Гибс, химичен потенциал и правило на фазите.

   Първото й популяризирано издание е основано от Вилхим Оствалд и Якоб Вант  Хоф – 1887  г.  Заедно със Сванте Август Арениус – стават водещи имена  на физикохимията в края на 19 в. и началото на 20 в. Всички те получават Нобелови награди в периода 1901 – 1909 г.

   В следващите векове развитието включва прилагането на статистическата механика  към химичните системи и работата по колоиди и химия на повърхността,  където Ьрвинг Лангмюир прави съществени приноси.  Друга важна стъпка е развитието на квантовата химия от 1930-те, когатоЛайнъс Полинг е от водещите имена. Теоретичните разработки вървят ръка за ръка с развитието на експерименталните методи, използванито им на различни форми на спектроскопията, пр.: инфрачервена спектроскопия, микровълнова спектроскопия, електронноспинов резонанс и ЯМР  спектроскопия – едно от най-важните постижения на 20 в.  По-нататъшното развитие в областта се дължи на открития в областта на ядрената  химия, особено при отделянето на изотопи, по-скорошните открития в астрохимията, както и развитието на изчислителните алгоритми  в областта на практически всички физикохимични свойства, като: точка на кипене, критична точка, повърхностнното напрежение, налагане на парите – повече от 20, могат да бъдат точно изчислени от химичната структура,  дори ако такава химична молекула все още не съществува. Може да се говори за школа по физикохимия в България от 1925 г. Иван Странски е първият доцент в Катедрата по физика към Физикоматематическия факултет на СУ. Тази катедра ставя водещо научно звено по проблемите на кристалния растеж и фазообразуването. Тя се оглавява от Алексей Шелудко през 1960-те години. Работи в областта на колоидната химия и физикохимията на тънките течни филми  и течните повърхностти.

 

 

                             ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ

 

 

   Това са начините, по които прилага чистата физика за решаване на химичните  съединения.  Могат да бъдат описани като групи от атоми, свързани помежду си  и химичните реакции описани като нарушаване на тези връзки.  Предсказването на свойствата на химичните съединения от описанието на атомите и връзките помежду им – е една от основните цели на физикохимията. За точното описване на атомите  е необходимо да знаем, къде са ядрата на атомите, но и как са разпределени електроните около тях. Квантовата химия, подраздел на физикохфимията  се занимава с прилаганито на квантовата механика към химични проблеми и представя инструменти за определянета на сила, форма и естество на връзките. Как се движат ядрата и как светлината  - поглъща или излъчва от химично съединение. Спектроскопия- раздел на физикохимията, описва предимно взаимодействието на електромагнитната радиация  с материята.

   Друг набор от важни въпроси  в областта на химеята е реакциите, които могат да се случат спонтанно и кои свойства са възможни  при дадена химична смес,колко продължава една реакция или колко енергия се превръща в работа, в двигател с вътрешно горене и кой осигурява връзката между различните свойства  в ограничена степен, квази – равновесна и неравновесна термодинамика може да опише необратимите процеси  и промени. Класическата термодинамика се занимава със системи в равновесие и обратими промени, а не с това, което действително се случва, или колко бързо, далеч от равновесието.  

   Друг клон на физикохимията е какви реакции се случват и колко бързо –  предмет на химичната кинетика. Основната идея тук е, че за реагентите да реагират и формират продукти, повечето химични видови  минават  през преходни състояния с по-високи енергии, отколкото на реагенти или продуктите.  Служат като бариера за реакция. В цялост, колкото е по-висока бариерата, по-бавна е реакцията. Втората е, че повечето химични реакции се появяват като последователност от елементарни реакции , всяка със своето предходно състояние. Ключови въпроси при кинетиката включват как скоростта на реакцията зависи от температурата и концентрациите на реагентите и катализаторите, както и как може да се оптимизира скоростта на реакцията и условиата на реакцията.

   Друго ключово понятие е – всичко случващото в смес от милиони или милиарди частици, често биват описани само с няколко променливи, пр.: налягане, температура и концентрация. Точни причини  за това са описани в статистическата механика, което е специалност в рамките на физикохимията, споделя се с физиката. Статистическата механика също предлага начин да се предскажат свойствата, които виждаме във всекидневието от молекуларните свойства, без да се разчита на емпирични корелации, базирани на химически прилики.

 

 

                        РАЗДЕЛИ НА ФИЗИКОХИМИЯТА

 

 

    Явява се теоретична основа на химията, включена в  раздели от квантовата механика, статистическата физика и термо динамиката, нелинейната динамика на полето и други. За раздели се считат електрохимията, квантовата химия и фотохимията, колоидната химия, физикохимията  на полимерите и др.

 

 

                      ОРГАНИЧНА ХИМИЯ

 

 

 

   Основен дял на химията, изучаващ структурата, свойствата, състава и получаването на органични съединения – въглеводород и техните производни. Освен въглерод и водород, могат да включат и други елементи, като кислород, азот, сяра, фосфор, силиций и други. Основата на молекулите на органичните съединения са вериги или пръстени, образувани от свързани помежду си въглеродни атоми.

   Органичните съединения имат разнообразна структура и огромен кръг от практически приложения. Те са основни съставки на много продукти и с много малки изключения, играят водеща роля във всички жизнени процеси при живите организми. Първоначално такива съединения са извличани главно от организми, откъдето произлиза наименованието им.

 

 

                           ОРГАНИЧНИ СЪЕДИНЕНИЯ

 

 

    Въглеродните скелети могат да бъдат многобройни по  вид и сложност, което до голяма степен обуславя огромен брой органични съединения в елементи не надвишава 50 хиляди. Причина за голямото разнообразие са двата фактора:

-          Особености на въглеродния атом – свойството им да се свързват помежду си, като образуват въглеродни вериги. В органичните съединения винаги въглеродният атом е в 4-та валентност.

-          Изомерия – химични съединения с еднакъв качествен и количествен състав, но различен строеж и свойства се нар. изомери, а явлението – изомерия.

 

   Само не голям брой въглеродни съединения – въглероден оксид, въглероден диоксид, въглеродна киселина и солите й – карбонати и хидрогенкарбонати са предмет на неорганична химия. При класификацията на органичните съединения за основа се вземат въглеводородите – най-простите съединения, съставени само от въглерод и водород. Въз основа на характера на въглеродния скелет те се делят на два основни класа:

-          ациклични съединения / мастни/ - с отворена въглеродна верига: СН3- Сн2-СН3.

-          Циклични съединения – скелета на молекулата представлява затворена верига – пръстен или система от  пръстени. Съединенията тук са, от една страна наситени и ненаситени пръстенни въглеводородни / циклохексан/  и производните им, а от друга страна – т. нар. ароматни въглеводороди, най-важната от карбоциклените, чийто най-прост  представител е бензолът.

   Всичски органични съединения могат да се разглеждат като въглеводородни, където на мястото на един или няколко водородни атома са на лице атоми на други елементи или други атомни групи. По важни от тях са:

 

-          Халогенопроизводни

-          Алкохоли и феноли – съдържат хидроксилна група – OH

-          Етери – съединения съставени от два радикала с кислороден атом -    R- O – R

-          Алдехиди и кетони – характерни с присъствието на карбонилна група – CO

-          Киселини – с карбоксилна група – COOH

-          Амини – NH

-          Нитросъединения – NO2 и др.

   Също така съществуват смесени производни като аминокиселини, нитрофеноли, халогенирани кетони и други.

   Широко разпространине органични съединения, играещи важна роля в жизнените процеси, са се оформили в групи, пример:

 

-          белтъчни вещества

-          въглехидрати

-          нуклеинова киселина

-          стероиди

-          алкалоиди

-          терпени

 

 

 

                                           ИСТОРИЯ:

 

 

 

   Сведенията за получаване и превръщане на органични вещества – зхари и природни багрила, алкохоли и оцетнокисела ферментация, датира от дълбока древност. През Средните векове става известно изолирането на етерични масла и лекарства от растения, получаването на оцетна киселина чрез суха дестилация на дърва и други.

   Органичната химия придобива характер на самостоятелна наука едва в началото на 19 век. Изкуственото получаване на органични вещества от елементи или неорганични съединения по това време се смята за невъзможно, в следствие на това се приема, че органичните съединения се образуват само под действието на особена „ жизнена сила+, присъща на живите организми / Йонс Берцелиус /.

   1824 и 1828 г. Фридрих Вьолер осъществяват първите синтези на органични от неорганични съединения, и през следващите десетилетия теорията на витализма е изоставена.

   Във връзка с намирането на методи за определяне на елементарния състав на органични вещества първия опит за обяснение на строежа на органичните съединения с т. нар. радикалова теория / Юстус фон Либих, Фридрих Вьолер  - 1832 г. /. Тя и теорията на типовете, създадена 1853 г. от Шарл Жерар и О. Лоран, успяват да внесат известен порядък в общирния опитен мателриал. Идеята, че свойствата на органичните съединения зависят освен от състава, но и от строежа на молекулите им, довежда до полагане на съвременната теория. 1857 г. Фридрих Август Кекуле доказва постоянната четиривалентност на въглерода и възможността му да образува  въглеродни вериги, като предполага съществуването на явлението изомерия. Следващата година А. Кедлър въвежда структурните формули, които в общи линии са се запазили и до днес.

   1861 г.  – Александър Михаилович Бутлеров на основата на натрупания материал създава учението за химичния строеж на органичните съединения, което позволява да се направи стойностна класификация. Обяснява верижната и позиционната изомерия, предполага взаимно влияние между атомите в молекулата и дава ключ за планомерната синтеза на още неоткрити съединения. Важна крачка в ръзвитието на органичната химия е откриването на пространствената изомерия – най-общо оптична / 1874 г. / от Якоб Вант Хоф и А. Льо Бел, в 1867 г. на геометричната Й. Визлиценус. Също така се въвеждат геометрични понятия, които позволяват да се различава и определя пространственото разположение / конфигурация/ на стуктурните единици изграждащи молекулите. Следващите няколко десетилетия се характеризират  с големи успехи  в областта на органичната синтеза и изследването на природни продукти, големи заслуги, за което имат Емил Фишер, Адолф фон Байер, Робърт Робинсон, Р. Валщетер и др.

   Съвременния етап от развитието на органичната химия, е свързано детайлно изследване геометрията на молекулата и изследването на химичните връзки, и взаймодействия. Електронната за валентността дава възможност за намиране на обобщено тълкуването на много частни закономерности, пр. : ориентацията при замествене в ароматни ядра, реакции на спрегнати системи, правилото Владимир Василевич Маринков и др. Развитието на теорията и на физичните методи на изследване  - ренгеноскопия, ултравиолетова и инфрачервена електроскопия, и ядреномагнитният резонанс и усъвършенстването на методите за разделяне на най-сложните смеси, дава възможност за бърз структурен анализ.  Доказан е строежа и подробно се изследват сложни природни съединения. Значителен интерес представлява синтезата на хлорофила, осъществена 1960 г. от М. Щрел и българина Антон Калоянов, същата година Робърт Уудуорд – прави ценни открития в областта на антибиотиците и алкалоидите.  Огромен интерес по отношение на кинетиката и катализата,  вследствие на което възнищкват редица нови производства на основта на полимеризационни процеси и химична преработка на нефт. Методите на органичната химия са  основа на съвременното промишлено производство на каучук, пласмаси и др.  Органичната химия има изключителни успехи в изучаването на жизнено важните процеси. Последните години тя свързва своите изследвания с биологията, медицината, биохимията.  Днес тя е на ниво, което дава основание да се говори за нейния принос в създаването на материалната култура на съвременното общество.

                                    

 

                           НЕОРГАНИЧНА ХИМИЯ

 

 

 

   Дял от химията, занимаващ се с изследването на свойствата и поведението на неорганичните съединения – техният строеж и способността им да реагират с други вещества. Включва всички вещества, с изключение на изградените от въглеродни вериги / прави и затворени/, обект на изучаване от отделен дял на химията, нар. органична химия. Разделението между органични и неорганични вещества е условно, до голяма степен произволно. Разделението между тях не е пълно, съществува припокриване, особено в дисциплина като металоорганичната химия. Изучава химични елементи и образуването на прости и сложни вещества, техния брой се приближава до 400 000. Проучването на свойствата им често включва широк спектър от методи на физикохимията, така могат да бъдат комбинирани свойства, които са характерни за органичната химия с физични свойства, основно свързани с неорганичните съединения и биологични, като хемоглобин, хлорофил, витамин Б12 и много ензими, които в действителност са неорганични.

   Неорганичните  съединения се класифицират според функцията им в киселини, основи, оксиди и соли.  Оксидите често са разделени на метални и неметални оксиди.

 

                                                   ИСТОРИЯ:

 

 

   Разделя се на няколко периода. Първият е нар. стар период – натрупването на познания чрез случайни наблюдения. В началото има стремеж за превръщане на неблагородни метали в такива, но благородни. Алхимичната идея е обоснована от Аристотел, чрез учението му за превръщаемостта на елементите.

   Първата половина на 15 в. се появява идеята, че  болестите се причиняват от определени вещества, а борбата с тях да се извършва с други познати вещества. Така се стига до началото на медицинохимичния период, когато  химията се обособява като самостоятелна наука. През Възраждането  се развиват техническите приложения на химията. След създаване на понятието химичен елемент – 1661 г. от Робърт Бойл и определянето на предмета на химията, се превръща в съвременна наука. 1675 г. Николас Лемери разделя химичните елементи на растителни и животински, минерали, така обособява знанията  за неорганични вещества в отделни раздели. В началото химията прави опити да обясни горенето като явление. Немският химик Георг Мерел създава флогистоновата теория, според нея горящото тяло отделя безтегловна частица  флогистон. 1756 г. Михаил Ломоносов опитно доказва, как при горене металите свързват частици от въздуха. Антоан Лавоазие отрича тази теория, чрез което се създава съвременната теория за горене и се появяват понятията за химичен елемент и съединение.

   Следващият период започва с трудовете на Джон Далтон и опитите му да обясни химичните закони чрез знанията на атомното учение., което води началото на атомномолекулната теория. На Първия конгрес на химиците в Калерус – 1860 г. се дават дефинициите на понятията атом, валентност и молекула. С откриването на периодичния закон и създаването на периодичната система, Д Менделеев показва, че атомномолекулната теория е свързана основно с химични закони, но и  с физичните свойства на елементите. Следващото развитие на неорганичната химия е свързано с откриването на радоиактивния разпад – 1876 г.  и изнасянето на строежа на атома – 1913 г. От изследването на Абрехт Коил и Гилбърт Луис – 1916 г. се решава проблема за природата на химичните връзки. На основа на теорията на хетерогенното равновесие на Уилард Гибс и Хенрих Розебом – 1913 г.  Николай Курнаков създава един от основните методи на съвременната неорганична химия – физикохимичния анализ.

 

 

                                         ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ:

 

 

   Неорганичните съединения в природата се срещат като минерали. Повечето съдържат железен сулфид, пример пирит или калциев сулфат като гипс. Също така се срещат като биомолекули. Създаденото от човека първо важно неорганично съединение е амониев нитрат за торене на почвата. Тези съединения са синтезирани за използване като катализатори или реагенти.

 

                                                     СОЛИ:

 

 

    Йонните съединения са неорганични съединения, които се състоят от катиони и аниони, и съединения с йонна химична връзка- Пример: магнезиев хрорид и хлоридни аниони, или натриев оксид. Във всяка сол, пропорциите на йоните електрически заряди се изравняват, за да може като цяло съединението да  е електрически неутрално. Йоните – описани от степентта на окисление и лекотата на образуване  следваща от йонизационния потенциал / катион /  или от електронния афинитет / анион / на елементите, от които са образувани.

   Важни класове на неорганичните соли са оксиди, карбонати, сулфати и халогениди. Много от неорганичните съединения се характеризират с висока температура на топене. Неорганичните соли основно са лоши електропроводници в твърдо съединение. Друго важно е: тяхната разтворимост във вода и лекотата на кристализация. Някой соли са силно разтворими във вода докато други не са.

         

 

                                         МЕТАЛИ И СПЛАВИ:

 

 

 

 

   Металите като желязо, мед, бронз и алуминий са в групата на химичните елементи в левия долен участък на периодичната таблица. Към тази група от таблицата биха могли да се отнасят 96 елемента, които се отличават с висока топло- и електропроводимост. Широко приложение имат в металургиата, Най-употребявано е желязото, заемащо 95% от световния добив на метали. Металите условно се разделят на цветни и черни, или тежки и леки.

   Сплавта е сложен метал, получава се при разптопяването и смесването в течно състояние на 2 или повече метала. Съществуват сплави между метали и неметали. Сплавите се състоят от основа с малки добавки на легиращи и модифициращи елементи. Като основни материали в строителството и промишлеността. Около 5000 вида сплави се използват, най-разпространените от тях са железните и алуминиевите.

-          6 са в алкалната група.

-          6 в групата на алкалоземните метали

-          38 в групата на преходните метали

-          11 в групата на леките.

-          7 в  групата на металоидните

-          14 в лантанидте + лантан.

-          14 в актинидте +  актин

 

 

                                                НЕМЕТАЛИ:

 

 

   Те могат да са химични или нехимични елементи. В свободно състояние образуват прости вещества с неметални свойства. В периодичната система имат 22 неметала: водород, бор, въглеводород, азот, кислодрод, флуор, силиции, фосфор, сяра, хлор, арсен, селен, бром, телур, йод, астат и 6 инертни газа – хелий, неон, аргон, криптон, канон и радон.

   Най- типични неметали са халогените. При взаймодействие металите образуват съединения, чиято връзка е основно йонна, когато реагират помежду си неметалите могат да образуват съединения с ковалентна връзка.

 

 

                                ОСНОВИ И КИСЕЛИНИ:

 

 

   Основите  -  сложни вещества. С най- голямо практическо значение са водоразтворимите хидрооксиди. При разтваряне се дисоциират на метални катиони и хидроксидни аниони, водородният им показател pH е по-гтолям от 7. Основите се разглеждат като химически противоположни на киселините, защото са дисоцииращи се във вода киселини и увеличават концентрацията на хидрониеви йони, а при основите се намаляват.

 

                                              ПРИЛОЖЕНИЕ:

 

 

   Икономически важните субстанции включват силициеви чипове, транзистори, течнокристални монитори  и екрани, оптични влакна и много катализатори. Неорганичната химия е изградена на основата на физикохимията и поставя началото на минералогията - материалната химия. Често се припокриват с геохимията, аналитична и металоорганична химия. Предметът на неорганичната химия обхваща молекулните връзки, които съществуват като молекули и кристали, чиято структура е безкрайна решетка от монотонно повтарящи се атоми, които са обект на изучаване и от криеталографията.

                                      ПЕРИОДИЧНА СИСТЕМА

 

 

 

    Това е таблицата на Менвделеев и  е класификация на всички елементи, установява зависимостта на различни свойства на елементите от заряда на атовното ядро.                  Представлява графичен израз на периодичния закон, открит от руския химик Дмитрий Менделеев през 1869 г. Първоначалния вариант представя свойствата на елементите в зависимост от атомното им тегло. С развитието на теорията за стоежа на атома се установява, че най-важната характеристика на атомите не е атомна маса, а броят на протоните в ядрата им. Даващо възможност да се уточни формулировката на периодичния закон.

     Преди руския химик са предлагани стотици варианти на изобразяване на тази система с аналитични криви, таблици, геометрични криви и други. В съвременен вариант се свежда до двуизмерна таблица, като всеки стълб се нар. група и определя физико-химични свойства, а редовете са периоди съдържащи елементи, в някаква степен подобни един на друг. Всеки елемент има определен пореден номер – Z равен на броя на протони в атомното ядро. Между мястото му и химичния му характер съществува зависимост. Възможно е да се използва, за да се предвиди химичният характер на елемента, видът на неговото просто вещество и на съединенията му.

 

  

                                                           ИСТОРИЯ

 

 

    До 18 в. – познати и описани са 15 елемента / метали и неметали/. Повечето от другите елементи през 19 в. са открити и описани научно. В началото на 20 в. броят на неизвестните е незначителен само 10 естествени елемента. До момента са откривани основно трудно откриваеми елементи. През декември 1994 г. се произвеждат двата изкуствени елемента – дармщятий / ека-платина/ и рьонтгений / ека- злато/.

 

 

                                             ПЕРИОДИЧЕН ЗАКОН

 

 

    Работейки на своя труд „Основи на химията”, Д. И. Менделеев открива през 1869 г. един от фундаменталните природни закони – периодичния закон на химичните елементи. На 6 март 1869 г. знаменитият му доклад е порчетен от Н. А. Маншуткин на заседанието на Руското химическо общество.

   Отделните учени в редица страни, особено в Германия, считат за съавтор на откритието Лотар Майер. Разликата между предложените ситеми – таблицата на Майер е от вариянтите на класификация на известните по него време елементи, а при Менделеев посочената периодичност дава разбиране за закономерност, като се определя мястото на още неизвестните елементи. Без да дава представа за строежа на атомите, периодичният закон стига близо до поставянето на проблема за строежа на атома.

 

                                

 

                                                      ПЕРИОДИ

 

 

    Един период от периодичната система представлява хоризонтален ред от химични елементи. Започва с метал и завършва с благороден газ.

 

           

 

                                                          ГРУПИ

 

 

     Периодичната система представлява вертикални редове / колони/. 8 на брои и всяка разделена на 2 групи – А и Б / главна и вторична подгрупа/. В главните групи с нарастване на поредния номер металният характер се засилва, а неметалният отслабва.

                                                    ХИМИЯ                                         ОСНОВНИ ХИМИЧНИ ЗАКОНИ        --- Закон за запазване на масата:        Гласи, че масата на система от вещества е постоянна, независимо от протичащите в нея процеси. Частен закон и важи само за химични взаймодействия. Съвременната наука показва, че има възможност при определени условия във затворена система да възникне масов дефект. Означава, че независимо от процесите, протичащи в масата на веществата преди и след реакцията е еднаква. Този закон е изведен от руския учен Михаил Ломоносов.        ---Закон за запазване на енергията:        Основен природен закон, емпирически изведен. Гласи, че пълната енергия на затворена система е константа по отношение на време, т.е. се запазва с времето. Енергията може да се преобразува от една в друга форма, но не може да се създаде и унищожи. Той е универсален закон.

                                                ХИМИЯ                                             ОСНОВНИ РАЗДЕЛИ        ---ЕЛЕМЕНТАРНА ЧАСТИЦА    Тя бива основно градивно блокче на материята, нейните фундаменти,от които са изградени композитните частици като ПРОТОНИ и НЕУТРОНИ. Единствено не е наблюдавано, но предсказана теоретично частица от Стандартния модел - Хигс бозонът.      ---АТОМ      Считан за основната градивна частица на веществото. Състой се от плътна централна част, нар. АТОМНО ЯДРО, с положителен електричен заряд, заобиколена от облак електричен заряд. Изграден от протони и неутрони. Електроните в него са свързани с ядрото с електромагнитна сила. Атомите могат да съществуват в свободно състояние или да се свързват помежду си чрез химична връзка в молекули.        ---МОЛЕКУЛА      Повече или по-малко съчетание от определен брой атоми свързани помежду си чрез химични връзки. Считат се за неутрални и всичките им валентности са наситени. Молекула, която се състои от огромен брой атоми, се нар. Макромолекула.        ---ЙОН      Електрически заредени частици, образувани при отделяне на електрони от атоми или молекули. Броят от електроните не е равен на броя протони и съответно положитилно заредени йони се нар. Анион.        ---ВЕЩЕСТВО      Материал с определена и постоянна химична структура, или физическа субстанция с обособен и специфичен състав. Такива са химичните елементи и съединения. От химична гледна точка веществата се делят на ЧИСТИ и СМЕСИ.        --- ХИМИЧЕН ЕЛЕМЕНТ      Група от атоми с еднакъв брой протони в ядрата си. Атомите му не могат да бъдат разделени и превърнати в други атоми с помощта на химични средства. Повечето могат да образуват няколко прости вещества с различен строеж и различни вещества. Това явление се нарича АЛОТРОПИЯ, а отделните прости вещества на един елемент да преминат от едно в друго чрез химични процеси.        ---ХИМИЧНА ВРЪЗКА      Връзка, която се осъществява между атомите или между йоните във веществата. Осъществява се чрез общта електронна двойка. Основна причина при свързване на атомите е понижаването на енергията им в хода на взаимодействието. Причината – телата с по-ниска енергия са по-стабилни и по-устойчиви. Създаването на съвременвна връзка е възможно едва след изясняването на електронната обвивка на атомите на химични елементи и утвърждаването на представата за електричната природа на силите, обуславящи химично средство между атомите и възникването на химична връзка.        ---ХИМИЧНА РЕАКЦИЯ       Явление, при което едни вещества се превръщат в други. Най-често различни по състав и строеж от изходните. Тук участват градивните частици на веществата – молекули,атоми и йони. Реакциите протичат съпроводени от външни признаци: отделянето на газ, топлина или светлина, образуване на утайка от неразтворимо вещество или промяна на цвета. Условията за протичане на реакцията се увеличава на контактната повърхност на реагентите или на енергията чрез нагряване.        ---АГРЕГАТНО СЪСТОЯНИЕ    Състояние на веществото, характеризиращо се с определени количествени свойства.  Изменението му се съпровожда със скокообразно изменение на свободната енергия, плътност, ентропията и други основни физически характеристики.  То е следствие и резултат от фазов преход.    Агрегатните състояния на веществата са 5 : твърдо, течно, газообразно, плазма и Боза-Айнщайнова кондензация. Зависят от налягането и температурата. При повишаването на температурата се топи и става в течно състояние. Често дадено агрегатно състояние се нар. и Фаза. При преминаване от едно в друго агрегатно състояние казваме, че настъпват фазови превръщания.            

                                        ХИМИЯ

 

 

                                    ВЪВЕДЕНИЕ

 

 

 

 

   Идва от арабската дума „земя”. Наука, изучаваща състава,структурата, свайствата и поведението на веществата / химичните елементи и техните съединения /, както и преобразуването им вследствие на различни химични реакции. Природна наука, свързана с изучаването на атоми, молекули, йони и други форми на веществата, но и идеята за енергия и ентропия във връзка със спонтанността на химичните процеси.

  

 

                              ПОДДИСЦИПЛИНИ НА ХИМИЯТА

 

 

   Групират се според вида на веществата, които се изучават, или според наличност на тяхното изследване. Неорганичната химия  --  изучава неорганичните вещества, органичната  --  органични съединения, биохимията --  веществата и химичните процеси в живите организми, физикохимията  --  трансформациите на енергия при химични процеси, аналитичната  --  състава и структурата на веществата. В последните години се обособяват множество специализирани и интердисциплинарни области, като неврохимията, която представлява химично изучаване на нервната система. 

 

 

                                               ИСТОРИЯ  

 

 

   Горенето  ---  първата химична реакция, използвана по контролиран начин. Но в продължение на хилядолетия огънят е проста мистична сила, която може да превърне едно вещество в друго, като се отделя топлина и светлина. Споделят се философски опити, с които се цели да бъде разбрано, защо различни вещества имат различни свойства – цвят, плътност и аромат, съществуват в различно състояние – твърди, течни  и газообразни, реагиращи по различен начин, когато са изложени примерно:  на температурни промени. Всичко това датира от древността и съществува във всяка древна цивилизация. Общият им аспект на тези теории е опитът да се индентифицират малък брой първични елементи, които правят  всички останали вещества в природата -  въздуха, водата и почвата. Както и различни форми на енергия, огън и светлина, но и по-абстрактни понятия-идеи, етера и небето – често срещани в древните цивилизации, където се считат за основни елементи – въздуха,  водата , земята и огъня.

 

 

                                   АТОМИЗЪМ В ДРЕВНА ГЪРЦИЯ

 

 

 

     Сред първите философски опити за обяснение на някои химични явления е Теорията на атоизма в Древна Гърция, възниква едновременно с учението за 4-те основни елемента – огън, вода, въздух  и земя. За негови основатели се смятат Левкип и Демокрит. Те заявяват, че атомите са най-малката неделима част на математиката. Съвпадение с подобна декларация от индийския  философ Канада от същия период. Тези теории страдат от липса на емпирични данни. Не съществуват ли обаче доказателственни данни, съществуването на атомите лесно може да се отрече. Пример е Аристотел, който се е обявил против съществуването на атомите в 330 г. Пр. Н. Е.

 

 

                                 АЛХИМИЧЕСКИ  ПЕРИОД

 

 

 

 

      Времето на търсене на философския камък, покрива периода от 3 до 17 в. Алхимическата теория, основана на античните представи за 4-те елемента, се преплита с астрологията  и мистиката. Алхимическият период се разделя на 3 подпериода: 

 

 

 

                     АЛЕКСАНДРИЙСКА АЛХИМИЯ

 

 

        Съединяването на теориите на Платон и Аристотел се осъществява в Александрия, както и практическите знания за веществата, свойствата  и преобразуването им. Самото название „химия” се смята, че произхожда от древното название на Египет -  „Кем” или „Хем”. В други случай се смята, че терминът идва от гръцки. Металите са основният предмет на изучаване на алхимията. Покровител на химията в Александрия става бог Тот или неговият гръцки аналог Хермес. От периода остават някои писменни доказателства, че египетски алхимици са познавали Амалгамата -  процес на позлатяване и извличане на злато и сребро от руда.

     Болос Демокритос, Зосим Панополит и Олимпиадор Младши са едни от най-важните представители на гръцко-египетската алхимия, чиито имена достига до наши дни. Болос написва книгата „Физика и мистицизъм” / ок. 200 г. Пр. Н. Е./, която се състо от 4-ри части, занимаващи се със злато, сребро, скъпоценни камъни и пурпур.Той за първи път предлага идеята за преобразуването на един метал в друг / особено неблагородни метали в злато/, която се превръща в основна задача на алхимичния период. Зосим в енциклопедията си / 3-ти век/ определя химията като изкуство на правенето на злато и сребро, а Тетрасомат – го описва като поетапен процес на изкуствено злато, по –специално обръща внимание на забраната за разкриване на тайните на това изкуство..

      От Александрийския период са запазени доста  херметични текстове, представляващи опит за филисофско-мистично обяснение на трансформациите на веществата, включително известната „Изумрудена таблица” на Хермес Трисмегист. Откриването на амалгирането е безпорно едно от практическите постижения на гръцко-египетските алхимици. При позлатяването започва да се прилага амалгамата на златото. Александрийските учени подобяват метода за извличане на злато и сребро от руди, за целта широко се използват живак, произвеждан  от цинобър или коломил. В допълнение към практическата стойност, уникалната способност на живака да образува амалгама допринася за третирането на живака като „специален, първичен” метал. Алхимиците  разработват начина за почистване на златото.

 

 

 

                     АРАБСКА  АЛХИМИЯ

 

 

        Теоретичната й основа продължава да бъде учението на Аристотел. Но развитието на алхимичната практика изисква нава теория, основана върху химичните вещества на веществото. Джабир ибн Хайян / Гебер/ , смятан за баща на химията от мнозина, в края на 8 век разработва нова теория за произхода на металите, според която металите се образуват на два различни принципа. Златото е смятано за съвършен метал и Джабир смятя, че за да се получи бива изисквано специално вещество, което той нарича Философски камък| Lapis Philosophorum| ,   или елексир, който трябвало да притежава много от другите вещества, като да лекува болести и дори да дама безсмъртие.                  Живачно-сярната теория е теоретична основа на алхимията в следващите няколко века. В началото на 10 век, друг виден арабски алхимик, Ар Рази / Разес/ , усъвършенства тази теория. В смисъл -  добавя към живака и сяра на принципа на твърдостта, или философска сол.

        Арабската алхимия, за разлика от Александрийската, е доста рационална; мистичните елементи в нея са повече по традиция. В допълнение към основната теория на алхимията,  по време на арабския  етап се раждат  понятията – лабораторна техника и оборудване,  методика на експеримента и апаратура. Арабските алхимици  безпорно достигат несъмнени практически успехи ---  извличат антимон, арсен, фосфор, произвеждат оцетна киселина и раждат разтвори на минерални киселини. За тях важно събитие е създаванито на рационална фармация и аптеки, като е разработена традицията на древната медицина.

 

 

                        ЕВРОПЕЙСКАТА АЛХИМИЯ

 

 

          През 13 в. в Средновековна Европа проникват с постепенни стъпки научните разработки на арабските алхимици. Технтите съчинения и книги първо се превеждат на латински, а в по-късен период и на други европейски езици. В Европа към символиката на алхимията се добавят доста елементи от митологията и християнската религия.  Данте Алигери в произведението си „ Божествена комедия”, поставя в 8-я кръг на ада всички онези, които се занимават с нея. Паралелно с това тя процъфтява в манастирите и кралските дворове. Бележити европейски алхимици са: Алберт Велики, Роджър Лупий и Васил Валентин. Р. Бейкън дава следното определение на алхимията: „Алхимиятя е наука за това как да се приготви състава, или еликсир, който, когато се добави към неблагороден метал, ги прави перфектни метали”. Към началото на 14 век европейската алхимия за първи път постига значителни успехи и това позволява да се съревновава и победи арабската по отношение на разбиране на свойствата на материята.

         1270 г. италианският алхимик Бонавентура при опитите си да получи универсален разтвор, успява да получи амониев хлорид в азотна киселина, който от своя страна може да разтваря злато, още се нар. „царя на металите”. Псевдо-Гебер, един от значимите средновековни европейски алхимици. Работи в Испания през 14в. И подписва  съчиненията си с името Гебер, прави подробно описание на концентрирани минерални киселини / сярна и азотна киселина /. Използването им води напрактика до значимо увеличение на алхимиците за веществата.

           Средата на 13 в. в Европа – начало на производството на баруд, първото му описание очевидно е направено от Р. Бейкън. Силен стимул за понататъшното развитие на алхимията е появата на огнестрелното оръжие, както и препрлитането й със занаятчийската химия.

 

 

 

 

                РАЖДАНЕТО НА ХИМИЯТА КАТО НАУКА

 

 

 

 

       1605 г. -  сър Франсис Бейкън, публикува „Усъвършенстване и напредък на обучението”, в което  описва онова, което по-късно  ще бъде известно  като научен метод. 1615 г. обаче Жан Бегин публикува Triocinium Chymicum, представлява ранен учебник по химия, в който е включено първото по рода си химично уравнение. Смята се, че Робърт Бойл, наричан понякога от някои бащата на химията. Той прилага и усъвършенства съвременния научен метод и започва да отделя по този начин химията от алхимията. Той е атомист, но предпочита думата корпускула, или частица, вместо атом. Приносите му в химията са различни, ако законът на Бойл, опити за изработване на корпус кулярна  теория и полагане основите на химична революция. През 1754 г. Джоузеф Блек изолира въглероден диоксид, нар. го „фиксиран въздух”. Карл Вилхем Шиле и Джоузеф Приетли независимо един от друг изолират кислород, носещ името „огнен въздух”.

        Официално признат за основоположник на съвременната химия е Антон Лавоазия, френски учен, формулирал закона за запазване на масата през 1789 г. А, пък в Русия през 18 в. Михаил Ломоносов формулира закона за запазване на веществото при химичните реакции  и закона за запазване на енергията, това води до развитието на оригинални схващания за молекулярния строеж и природата на топлината. Така химията придобива строго количествен характер, което позволява да се направят надеждни прогнози. През 1800 г. Александро Волта – открива химичната батерия и полага основите на Електрохимията. 1803 г. – Джон Далтон открива няколко важни закона,  по-късно носят неговото име. Фридрих Вьолер през 19 в. случайно  успява да синтезира органично съединение от неорганично, така се откриват огромни нови възможности за развитието в областта на химията.

 

 

 

 

 

              ПЕРИОДИЧНАТА ТАБЛИЦА НА ЕЛЕМЕНТИТЕ

 

 

 

 

     Към списъка на химичните елементи в продължение на  столетия се прибавят нови. В химията за огромно постижение се смята подреждането и организирането на този списък от елементи,  от руския учен Дмитрий Менделеев. Така се спомага за разбирането на вътрешната структура на атома. Менделеев не успява да подреди елементите, но също да подскаже свойствата на тези, които тогава още не са били открити  и местата им в периодичната таблица са били празни – германий, гамей и скандий. Прави това през 1870 г., като гамият е открит -  1875г. и проявява почти всички вещества, предречени от Менделеев. След откритията на Ьрнест Ръдърфорд и Нилс Бор, отнасящи се до структурата на атомите, най-вече след като е открита радиоактивността се налага учените драстично да приемат промяна на някои свои представи за света и природата.