Направления современной химии
Химию принято подразделять на пять разделов: неорганическая, органическая, физическая, аналитическая и химия высокомолекулярных соединений.
Основными задачами неорганической химии являются: изучение строения соединений, установление связи строения со свойствами и реакционной способностью. Также разрабатываются методы синтеза и глубокой очистки веществ. Большое внимание уделяется кинетике и механизму неорганических реакций, их каталитическому ускорению и замедлению. Для синтезов все чаще применяют методы физического воздействия: сверхвысокие температуры и давления, ионизирующее излучение, ультразвук, магнитные поля. Многие процессы проходят в условиях горения или низкотемпературной плазмы. Химические реакции часто сочетают с получением волокнистых, слоистых и монокристаллических материалов, с изготовлением электронных схем.
Неорганические соединения применяются как конструкционные материалы для всех отраслей промышленности, включая космическую технику, как удобрение и кормовые добавки, ядерное и ракетное топливо, фармацевтические материалы.
Органическая химия — наиболее крупный раздел химической науки. Если число известных неорганических веществ исчисляется тысячами, то органических веществ известно несколько миллионов. Общепризнано огромное значение химии полимеров. Так, еще в 1910 году СВ. Лебедев разработал промышленный способ получения бутадиена, а из него каучука. Физическая химия объясняет химические явления и устанавливает их общие закономерности. Физическая химия последних десятилетий характеризуется следующими чертами: в результате развития квантовой химии (использует идеи и методы квантовой физики для объяснения химических явлений) многие проблемы химического строения веществ и механизма реакций решаются на основании теоретических расчетов; наряду с этим широко используются физические методы исследования — рентгеноструктурный анализ, дифракция электронов, спектроскопия, методы, основанные на применении изотопов и др.
Аналитическая химия рассматривает принципы и методы изучения химического состава вещества. Включает количественный и качественный анализ. Современные методы аналитической химии связаны с необходимостью получения полупроводниковых и других материалов высокой частоты. Для решения этих задач были разработаны чувствительные методы: активационный анализ, химико-спектральный анализ и др.
Современная химия предстает перед нами как исключительно многогранная и разветвленная система знаний, для которой характерно интенсивное развитие. Важнейшим стратегическим ориентиром этого процесса является все более тесный синтез химии как науки и химии как технологии промышленного производства.
Билет19) Электронное строение внешнего слоя у всех этих элементов одинаково – на нем всего 2 электрона на s-подуровне.Валентности элементов = 2, т.е. каждый атом может образовывать 2 связи.
Степень окисления элементов = +2 – металлические свойства – это способность отдавать электроны
Сверху вниз в подгруппе радиус атома увеличивается, следовательно, электроны все слабее притягиваются к ядру атома, следовательно, сверху вниз металлические свойства увеличиваются – Ba более сильный металл, чем Be.
Как следствие этого сверху вниз в подгруппе усиливаются восстановительные свойства.
Общие характеристики:
все металлы сероватого цвета,
твердые, ножом, как щелочные металлы, их уже, конечно, не порежешь
плотность больше 1,
на воздухе элементы достаточно устойчивы, но покрываются оксидной пленкой,
окрашивают пламя в разный цвет (это используют для получения разных цветов пламени в пиротехнике):
Ca — в кирпично-красный
Sr – в красный
Ba– в желтый
Электро- и теплопроводны
в отличие от щелочных металлов, щелочноземельные металлы не образуют надпероксиды и озониды.
Оксиды и гидроксиды щёлочноземельных металлов имеют тенденцию к усилению основных свойств с ростом порядкового номера.
Встречаются в природе только в виде соединений – силикатовCaSiO2 алюмосиликатов
3MgO*SiO2*H2O (тальк) карбонатов, фосфатов, сульфатов и т.д.
Бериллий содержится также в глубинных осадках морей и золе некоторых каменных углей. Некоторые разновидности берилла, окрашенные примесями в различные цвета, относятся к драгоценным камням.
Так же все они содержатся в земной коре.
Основной (около 70%) способ получения магния – электролиз расплавленного карналлита или MgCl2под слоем флюса для защиты от окисления. Термический способ получения магния (около 30%) заключается в восстановлении обожженного магнезита или доломита.
Кальций-сульфат CaSO4 встречается в природе в больших количествах в виде минерала гипса CaSO4 ∙ 2H2O. При нагревании до 150-170оС гипс теряет большую часть содержащейся в нем кристаллизационной воды и переходит в так называемый жженый гипс или алебастр CaSO4 ∙ 0,5H2O (2CaSO4 ∙ H2O). Будучи замешан с H2O в жидкое тесто, алебастр довольно быстро затвердевает, снова превращаясь в CaSO4 ∙ 2H2O. Благодаря этому свойству гипс применяется для изготовления отливочных форм и слепков с различных предметов, а также вяжущего материала для штукатурки стен и потолков.
В хирургии гипсовые повязки используются для фиксации при переломах костей.
Кальций-карбанат CaCO3 в виде минералов мрамора и известняка широко используется как отделочный и строительный материал. Большие количества CaСO3 (мел, известняк) расходуют на получение кальций-оксида (негашеной или жженой извести):
СаСО3 -- СаО + СО2↑
При взаимодействии СаО с H2O образуется рыхлая масса Са(ОН)2, называемая иначе гашеной известью. Гашеную известь широко используют в строительном деле. Смесь ее с песком и водой называется известковым раствором. Его применяют для скрепления кирпичей при кладке стен, а также в качестве штукатурки. Затвердевание извести происходит сначала из-за испарения H2O, а затем в результате поглощения Са(ОН)2 углекислого газа из воздуха и образования кальций-карбоната.
Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + H2O
Применяют СаСО3 также для получения цемента, стекла.
Кальций-фосфат Са3(РО4)2 используют для получения фосфора и фосфорных удобрений.
Магний-сульфат MgSO4 применяют в медицине как слабительное средство.
Кальций-карбид СаС2 – для получения ацетилена.
Белильную или хлорную известь CaCl2 ∙ Ca(ClO)2 – как дезинфицирующее и отбеливающее средство.
Магний-карбонат MgСО3 входит в состав пудры, зубного порошка.
Барий-сульфат ВаSO4 – как контрастное средство в рентгеноскопии.
Кальций-хлорид CaCl2 используют в лабораториях для сушки газов и жидкостей, приготовления охлаждающих смесей.
