La pregunta principal cuya respuesta debe saber una persona para comprender correctamente la imagen del mundo es qué es una sustancia en química. Este concepto se forma en la edad escolar y guía al niño en su desarrollo posterior. Al comenzar a estudiar química, es importante encontrar puntos en común con ella a nivel cotidiano, esto le permite explicar de manera clara y sencilla ciertos procesos, definiciones, propiedades, etc.
Desafortunadamente, debido a la imperfección del sistema educativo, muchas personas pierden algunos conceptos básicos fundamentales. El concepto de "sustancia en química" es una especie de piedra angular, la asimilación oportuna de esta definición le da a una persona el comienzo correcto en el desarrollo posterior en el campo de las ciencias naturales.
Formación del concepto
Antes de pasar al concepto de materia, es necesario definir cuál es el objeto de la química. Las sustancias son lo que la química estudia directamente, sus transformaciones mutuas, estructura y propiedades. En un sentido general, la materia es de lo que están hechos los cuerpos físicos.
Entonces, ¿qué es una sustancia en química? Formemos una definición pasando de un concepto general a uno puramente químico. Sustancia es cierto tipo de materia, que necesariamente tiene una masa, quese puede medir. Esta característica distingue a la materia de otro tipo de materia: un campo que no tiene masa (eléctrico, magnético, biocampo, etc.). La materia, a su vez, es de lo que estamos hechos nosotros y todo lo que nos rodea.
Una característica ligeramente diferente de la materia, que determina de qué está hecha; esto ya es un tema de química. Las sustancias están formadas por átomos y moléculas (algunos iones), lo que significa que cualquier sustancia que consta de estas unidades de fórmula es una sustancia.
Sustancias simples y complejas
Después de dominar la definición básica, puede pasar a complicarla. Las sustancias vienen en diferentes niveles de organización, es decir, simples y complejas (o compuestos): esta es la primera división en clases de sustancias, la química tiene muchas divisiones posteriores, detalladas y más complejas. Esta clasificación, a diferencia de muchas otras, tiene límites estrictamente definidos, cada conexión se puede atribuir claramente a una de las especies mutuamente excluyentes.
Una sustancia simple en química es un compuesto que consta de átomos de un solo elemento de la tabla periódica de Mendeleev. Como regla general, estas son moléculas binarias, es decir, que consisten en dos partículas conectadas a través de un enlace covalente no polar: la formación de un par de electrones solitario común. Entonces, los átomos del mismo elemento químico tienen una electronegatividad idéntica, es decir, la capacidad de mantener una densidad electrónica común, por lo que no se desplaza a ninguno de los participantes del enlace. Ejemplos de sustancias simples (no metales) -hidrógeno y oxígeno, cloro, yodo, flúor, nitrógeno, azufre, etc. Una molécula de una sustancia como el ozono se compone de tres átomos, y todos los gases nobles (argón, xenón, helio, etc.) se componen de uno. En los metales (magnesio, calcio, cobre, etc.) existe su propio tipo de enlace - metálico, que se lleva a cabo debido a la socialización de electrones libres dentro del metal, y no se observa la formación de moléculas como tal. Cuando se registra una sustancia metálica, simplemente se indica el símbolo del elemento químico sin ningún índice.
Una sustancia simple en química, cuyos ejemplos se dieron anteriormente, difiere de una compleja en su composición cualitativa. Los compuestos químicos están formados por átomos de diferentes elementos, a partir de dos o más. En tales sustancias, tiene lugar un tipo de enlace covalente polar o iónico. Dado que diferentes átomos tienen diferente electronegatividad, cuando se forma un par de electrones común, se desplaza hacia un elemento más electronegativo, lo que conduce a una polarización común de la molécula. El tipo iónico es un caso extremo del polar, cuando un par de electrones pasa completamente a uno de los participantes de unión, entonces los átomos (o grupos de ellos) se convierten en iones. No existe un límite claro entre estos tipos, el enlace iónico puede interpretarse como un covalente fuertemente polar. Ejemplos de sustancias complejas son agua, arena, vidrio, sales, óxidos, etc.
Modificaciones de sustancias
Las sustancias que se llaman simples en realidad tienen una característica única que no es inherente a las complejas. Algunos elementos químicos pueden formar varias formassustancia sencilla. La base sigue siendo un elemento, pero la composición cuantitativa, la estructura y las propiedades distinguen radicalmente tales formaciones. Esta característica se llama alotropía.
El oxígeno, el azufre, el carbono y otros elementos tienen varias modificaciones alotrópicas. Para el oxígeno, estos son O2 y O3, el carbono da cuatro tipos de sustancias: carabina, diamante, grafito y fullerenos, la molécula de azufre es modificación rómbica, monoclínica y plástica. Una sustancia tan simple en química, cuyos ejemplos no se limitan a los enumerados anteriormente, es de gran importancia. En particular, los fullerenos se utilizan como semiconductores en tecnología, fotorresistores, aditivos para el crecimiento de películas de diamante y para otros fines, y en medicina son poderosos antioxidantes.
¿Qué sucede con las sustancias?
Cada segundo dentro y alrededor hay una transformación de sustancias. La química considera y explica aquellos procesos que van acompañados de un cambio cualitativo y/o cuantitativo en la composición de las moléculas que reaccionan. Paralelamente, también se producen transformaciones físicas, a menudo interconectadas, que se caracterizan únicamente por un cambio en la forma, el color de las sustancias o el estado de agregación y algunas otras características.
Los fenómenos químicos son reacciones de interacción de varios tipos, por ejemplo, compuestos, sustituciones, intercambios, descomposiciones, reversibles, exotérmicas, redox, etc., dependiendo del cambio en el parámetro de interés. Los fenómenos físicos incluyen: evaporación, condensación, sublimación, disolución, congelación, conductividad eléctricaetc. A menudo se acompañan, por ejemplo, los rayos durante una tormenta eléctrica son un proceso físico, y la liberación de ozono bajo su acción es química.
Propiedades físicas
Una sustancia en química es una materia que tiene ciertas propiedades físicas. Por su presencia, ausencia, grado e intensidad, se puede predecir cómo se comportará una sustancia en determinadas condiciones, así como explicar algunas características químicas de los compuestos. Entonces, por ejemplo, los altos puntos de ebullición de los compuestos orgánicos que contienen hidrógeno y un heteroátomo electronegativo (nitrógeno, oxígeno, etc.) indican que un tipo de interacción química como un enlace de hidrógeno se manifiesta en una sustancia. Gracias al conocimiento de qué sustancias tienen la mejor capacidad para conducir la corriente eléctrica, los cables y alambres de cableado eléctrico están hechos de ciertos metales.
Propiedades químicas
Establecimiento, investigación y estudio de la otra cara de la moneda de las propiedades es la química. Las propiedades de las sustancias desde su punto de vista son su reactividad a la interacción. Algunas sustancias son extremadamente activas en este sentido, por ejemplo, los metales o cualquier agente oxidante, mientras que otras, los gases nobles (inertes), prácticamente no entran en reacción en condiciones normales. Las propiedades químicas se pueden activar o pasivar según sea necesario, a veces sin mucha dificultad, y en algunos casos no fácilmente. Los científicos pasan muchas horas en los laboratorios, a base de prueba y error, logrando sus objetivos.metas, a veces no se logran. Al cambiar los parámetros ambientales (temperatura, presión, etc.) o al usar compuestos especiales (catalizadores o inhibidores), es posible influir en las propiedades químicas de las sustancias y, por lo tanto, en el curso de la reacción.
Clasificación de productos químicos
Todas las clasificaciones se basan en la división de compuestos en orgánicos e inorgánicos. El elemento principal de los compuestos orgánicos es el carbono, combinándose entre sí y el hidrógeno, los átomos de carbono forman un esqueleto de hidrocarburo, que luego se llena con otros átomos (oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre, halógenos, metales y otros), se cierra en ciclos o ramificaciones., justificando así una amplia variedad de compuestos orgánicos. Hasta la fecha, la ciencia conoce 20 millones de tales sustancias. Si bien solo hay medio millón de compuestos minerales.
Cada compuesto es individual, pero también tiene muchas características similares con otros en propiedades, estructura y composición, sobre esta base hay una agrupación en clases de sustancias. La química tiene un alto nivel de sistematización y organización, es una ciencia exacta.
Sustancias inorgánicas
1. Los óxidos son compuestos binarios con oxígeno:
a) ácido - al interactuar con el agua, dan ácido;
b) básico: al interactuar con el agua, dan una base.
2. Los ácidos son sustancias que consisten en uno o más protones de hidrógeno y un residuo ácido.
3. Bases (álcalis) - consisten en uno o más grupos hidroxilo y un átomo de metal:
a) hidróxidos anfóteros: exhiben propiedades tanto de ácidos como de bases.
4. Las sales son el resultado de una reacción de neutralización entre un ácido y un álcali (una base soluble), que consta de un átomo de metal y uno o más residuos de ácido:
a) sales de ácido - el anión del residuo ácido contiene un protón, resultado de la disociación incompleta del ácido;
b) sales básicas: un grupo hidroxilo está unido al metal, como resultado de la disociación incompleta de la base.
Compuestos orgánicos
Hay muchas clases de sustancias en la materia orgánica, es difícil recordar tal volumen de información a la vez. Lo principal es conocer las divisiones básicas en compuestos alifáticos y cíclicos, carbocíclicos y heterocíclicos, saturados e insaturados. Los hidrocarburos también tienen muchos derivados en los que el átomo de hidrógeno se reemplaza por halógeno, oxígeno, nitrógeno y otros átomos, así como grupos funcionales.
La sustancia en química es la base de la existencia. Gracias a la síntesis orgánica, una persona hoy en día tiene una gran cantidad de sustancias artificiales que reemplazan a las naturales, y tampoco tienen análogos en sus características en la naturaleza.
