يرتبط الإنسان بالعالم من حوله بآلاف الخيوط غير المرئية، وهو نفسه جزء منه. توفر الطبيعة كل ما هو ضروري لحياة الإنسان، وتوفر له احتياجاته اليومية، وتمنحه متعة لا توصف من التواصل معها.

ومع ذلك، فإن العلاقة بين الإنسان والبيئة صعبة للغاية. من ناحية، يعجب الإنسان بالطبيعة ويمجدها في الشعر، ويعكس الطبيعة في اللوحات والصور الفوتوغرافية الممتازة (الشكل 1).

أرز. 1.
"ما أجمل هذا العالم، انظر!"

ومن ناحية أخرى، النمو مشاكل بيئية- القصاص المحزن للعديد من الأخطاء والأخطاء البشرية: إزالة الغابات وإبادة الحيوانات والتلوث بيئةالنفايات الصناعية والمنزلية وغيرها (الشكل 2).

أرز. 2.
وهذا ما يبدو عليه العالم الجميل نتيجة للنشاط البشري:
أ - إزالة الغابات؛ ب - التسمم الجوي بالانبعاثات الصناعية. ج - تلوث المسطحات المائية. د- تحويل الغابات إلى مكب للنفايات

لكي تكون العلاقة بين الإنسان والطبيعة طيبة ومتناغمة، لا بد من معرفتها وفهمها، والتعامل معها بعناية، واستخدام الموارد الطبيعية بحكمة وعقلانية. تم تصميم موضوعات العلوم الطبيعية لتعليم فهم العالم من حولنا ومعرفة قوانين وجوده: علم الأحياء والجغرافيا والكيمياء والفيزياء (الشكل 3). لقد التقيت بالفعل ببعضهم في المراحل الدراسية السابقة.

أرز. 3.
الأحياء والجغرافيا والفيزياء والكيمياء تنتمي إلى العلوم الطبيعية

هذا العام بدأت دراسة الفيزياء. وبعد عام واحد فقط، في الصف الثامن، سوف تتعرف على موضوع أكاديمي آخر - الكيمياء.

الكيمياء هي علم المواد وبنيتها وخصائصها وتحولات بعض المواد إلى مواد أخرى.

عادة ما تسمى جميع الأشياء من حولنا بالأجسام المادية، وما تتكون منه يسمى المواد (الشكل 4).

أرز. 4.
الأجسام الفيزيائية والمواد الكيميائية المقابلة لها:
أ - منتجات الصلب ومسحوق الحديد. ب - مكونات الكمبيوتر والمواد البلاستيكية المختلفة. ج - البطارية الشمسية والسيليكون

كل جسم له شكل وحجم. بدورها، كل مادة فردية وفريدة من نوعها في خصائصها - الخصائص: حالة التجميع، الكثافة، اللون، اللمعان، الرائحة، الطعم، الصلابة، اللدونة، الذوبان في الماء، القدرة على توصيل الحرارة و كهرباء.

دعونا نصف، على سبيل المثال، خصائص ثلاث مواد في حالات تجميع مختلفة في ظل الظروف العادية: الأكسجين وحمض الخليك والألومنيوم (الجدول 1).

الجدول 1
خصائص الأكسجين وحمض الخليك والألومنيوم

معرفة خواص المواد ضرورية لتواجدها تطبيق عملي. على سبيل المثال، يوضح الشكل 5 تطبيقات الألومنيوم بسبب خصائص هذا المعدن.

أرز. 5.
تطبيقات الألومنيوم على أساس خصائصه

العديد من المواد سامة ومتفجرة وقابلة للاشتعال، وبالتالي تتطلب معالجة دقيقة ومختصة عند العمل معها.

كتابنا مصمم لإعدادك لدراسة هذا الموضوع الجاد والمهم ولذلك يسمى "الكيمياء". دورة تمهيدية."

ما إذا كانت الكيمياء مجالًا جديدًا تمامًا بالنسبة لك، فسوف تكتشف ذلك في الفقرات التالية.

1. الكيمياء جزء من العلوم الطبيعية.
2. العلاقات بين الإنسان والبيئة.
3. الأجسام والمواد المادية.
4. خصائص المواد.
5. تطبيق المواد على أساس خصائصها.

الأسئلة والمهام

1. أيّ المواد الأكاديميةهل يعتبرون طبيعيين؟
2. أعط أمثلة على التأثير الإيجابي للإنسان على البيئة.
3. أعط أمثلة على التأثير السلبي للإنسان على الطبيعة.
4. ماذا تدرس الكيمياء؟
5. من قائمة الأسماء التالية، اكتب الأجسام والمواد بشكل منفصل: ندفة الثلج، قطرة الندى، الماء، قطعة من الجليد، السكر، مكعبات السكر، الطباشير، الطباشير المدرسية. كم عدد الأجسام وكم عدد المواد المذكورة في هذه القائمة؟
6. مقارنة خصائص المواد (أي تحديد أوجه التشابه والاختلاف بينها):

   أ) ثاني أكسيد الكربون والأكسجين.
   ب) النيتروجين وثاني أكسيد الكربون.
   ج) السكر والملح.
   د) حامض الخليك والستريك.

7. ما هي خصائص الألومنيوم التي تكمن وراء استخدامه (انظر الشكل 5)؟

العالم من حولنا مادي. هناك نوعان من المادة: المادة والمجال. موضوع الكيمياء هو المادة (بما في ذلك تأثير المجالات المختلفة على المادة - الصوت والمغناطيسية والكهرومغناطيسية وما إلى ذلك)

المادة هي كل ما له كتلة ساكنة (أي تتميز بوجود كتلة عندما لا تتحرك). لذلك، على الرغم من أن الكتلة المتبقية لإلكترون واحد (كتلة الإلكترون غير المتحرك) صغيرة جدًا - حوالي 10 -27 جم، إلا أنه حتى إلكترون واحد يعتبر مادة.

توجد المادة في ثلاث حالات من التجمع - الغازية والسائلة والصلبة. هناك حالة أخرى للمادة - البلازما (على سبيل المثال، هناك بلازما في العواصف الرعدية والبرق الكروي)، ولكن في الدورات المدرسية لا يتم أخذ كيمياء البلازما في الاعتبار تقريبًا.

يمكن أن تكون المواد نقية، أو نقية جدًا (اللازمة، على سبيل المثال، لإنشاء الألياف الضوئية)، أو يمكن أن تحتوي على كميات ملحوظة من الشوائب، أو يمكن أن تكون مخاليط.

تتكون جميع المواد من جزيئات صغيرة تسمى الذرات. مواد تتكون من ذرات من نفس النوع(من ذرات عنصر واحد)، تسمى بسيطة(على سبيل المثال، الفحم، الأكسجين، النيتروجين، الفضة، إلخ). المواد التي تحتوي على ذرات عناصر مختلفة مترابطة تسمى معقدة.

إذا كانت المادة (الهواء مثلا) تحتوي على مادتين بسيطتين أو أكثر، ولم تكن ذراتها متصلة ببعضها البعض، فإنها لا تسمى مادة معقدة، بل خليط من مواد بسيطة. إن عدد المواد البسيطة صغير نسبياً (حوالي خمسمائة)، لكن عدد المواد المعقدة كبير. حتى الآن، هناك عشرات الملايين من المواد المعقدة المختلفة معروفة.

التحولات الكيميائية

المواد قادرة على التفاعل مع بعضها البعض، وتظهر مواد جديدة. تسمى هذه التحولات المواد الكيميائية. على سبيل المثال، تتفاعل مادة بسيطة من الفحم (يقول الكيميائيون إنها تتفاعل) مع مادة بسيطة أخرى - الأكسجين، مما يؤدي إلى تكوين مُجَمَّع– ثاني أكسيد الكربون، حيث ترتبط ذرات الكربون والأكسجين ببعضها البعض. تسمى هذه التحولات من مادة إلى أخرى بالكيميائية. التحولات الكيميائية هي تفاعلات كيميائية.لذلك، عندما يتم تسخين السكر في الهواء، تتحول مادة حلوة معقدة - السكروز (الذي يتكون منه السكر) - إلى مادة بسيطة - الفحم ومادة معقدة - الماء.

تدرس الكيمياء تحول مادة إلى أخرى. تتمثل مهمة الكيمياء في معرفة المواد التي يمكن لمادة معينة أن تتفاعل (تتفاعل) معها في ظل ظروف معينة وما الذي يتكون. بالإضافة إلى ذلك، من المهم معرفة الظروف التي يمكن أن يحدث فيها تحول معين ويمكن الحصول على المادة المطلوبة.

الخصائص الفيزيائية للمواد

تتميز كل مادة بمجموعة من الخصائص الفيزيائية و الخواص الكيميائية. الخصائص الفيزيائية هي الخصائص التي يمكن وصفها باستخدام الأدوات الفيزيائية. على سبيل المثال، باستخدام مقياس الحرارة يمكنك تحديد نقاط ذوبان وغليان الماء. يمكن استخدام الطرق الفيزيائية لتوصيف قدرة المادة على توصيل التيار الكهربائي، وتحديد كثافة المادة، وصلابتها، وما إلى ذلك. أثناء العمليات الفيزيائية، تبقى المواد دون تغيير في التركيب.

تنقسم الخصائص الفيزيائية للمواد إلى خصائص معدودة (تلك التي يمكن تمييزها باستخدام أدوات فيزيائية معينة من حيث العدد، على سبيل المثال، من خلال الإشارة إلى الكثافة ونقاط الانصهار والغليان والذوبان في الماء، وما إلى ذلك) وغير قابلة للعد (تلك التي لا يمكن وصفها بـ رقم أو صعب جدًا - مثل اللون أو الرائحة أو الطعم أو ما إلى ذلك).

الخواص الكيميائية للمواد

الخواص الكيميائية للمادة هي مجموعة من المعلومات حول المواد الأخرى وتحت أي ظروف تتلامس معها. التفاعلات الكيميائيةهذه المادة. إن أهم مهمة للكيمياء هي تحديد الخواص الكيميائية للمواد.

يشارك في التحولات الكيميائية جزيئات صغيرة جداالمواد - الذرات. أثناء التحولات الكيميائية تتكون من بعض المواد مواد أخرى، وتختفي المواد الأصلية، وتتكون مكانها مواد جديدة (نواتج التفاعل). أ الذرات عندالجميع يتم الحفاظ على التحولات الكيميائية. ويحدث إعادة ترتيبها؛ فخلال التحولات الكيميائية، يتم تدمير الروابط القديمة بين الذرات وتنشأ روابط جديدة.

عنصر كيميائي

عدد المواد المختلفة ضخم (ولكل منها مجموعتها الخاصة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية). يوجد عدد قليل نسبيًا من الذرات في العالم المادي من حولنا والتي تختلف عن بعضها البعض في أهم خصائصها - حوالي مائة. كل نوع من الذرة له عنصر كيميائي خاص به. العنصر الكيميائي عبارة عن مجموعة من الذرات لها نفس الخصائص أو خصائص مشابهة. يوجد حوالي 90 عنصرًا كيميائيًا مختلفًا في الطبيعة. حتى الآن، تعلم الفيزيائيون إنشاء أنواع جديدة من الذرات غير الموجودة على الأرض. تسمى هذه الذرات (وبالتالي العناصر الكيميائية) اصطناعية (باللغة الإنجليزية - عناصر من صنع الإنسان). تم تصنيع أكثر من عشرين عنصرًا تم الحصول عليها صناعيًا حتى الآن.

كل عنصر له اسم لاتيني ورمز مكون من حرف واحد أو حرفين. في الأدب الكيميائي باللغة الروسية لا توجد قواعد واضحة لنطق رموز العناصر الكيميائية. ينطقها البعض على هذا النحو: يسمون العنصر باللغة الروسية (رموز الصوديوم والمغنيسيوم وما إلى ذلك)، والبعض الآخر - بالأحرف اللاتينية (رموز الكربون والفوسفور والكبريت)، والبعض الآخر - كيف يبدو اسم العنصر باللغة اللاتينية (الحديد، الفضة، الذهب، الزئبق). عادة ما ننطق رمز عنصر الهيدروجين H بالطريقة التي ينطق بها هذا الحرف باللغة الفرنسية.

مقارنة أهم الخصائصالعناصر الكيميائية والمواد البسيطة مبينة في الجدول أدناه. قد يتوافق عنصر واحد مع عدة مواد بسيطة (ظاهرة التآصل: الكربون، الأكسجين، وما إلى ذلك)، أو ربما واحد فقط (الأرجون والغازات الخاملة الأخرى).

ولاية	ملكيات
الغازي	1. القدرة على استيعاب حجم وشكل الوعاء. 2. الانضغاطية. 3. الانتشار السريع (الحركة الفوضوية للجزيئات). 4. ه الحركية. > الإمكانات الإلكترونية
	1. القدرة على أخذ شكل ذلك الجزء من الوعاء الذي تشغله المادة. 2. عدم التمدد لملء الوعاء. 3. انخفاض الانضغاطية. 4. الانتشار البطيء. 5. السيولة. 6. ه الحركية. = E المحتملة
	1. القدرة على الحفاظ على الشكل والحجم المميزين. 2. قابلية منخفضة للانضغاط (تحت الضغط). 3. انتشار بطيء جدًا بسبب الحركات التذبذبية للجزيئات. 4. لا دوران. 5. ه الحركية.< Е потенц.

يتم تحديد حالة تجميع المادة من خلال القوى المؤثرة بين الجزيئات، والمسافة بين الجزيئات وطبيعة حركتها.

في صعب في الحالة، تحتل الجزيئات موقعًا معينًا بالنسبة لبعضها البعض. لديها انضغاطية منخفضة وقوة ميكانيكية، لأن الجزيئات لا تتمتع بحرية الحركة، ولكن الاهتزاز فقط. تسمى الجزيئات أو الذرات أو الأيونات التي تشكل المادة الصلبة الوحدات الهيكلية.تنقسم المواد الصلبة إلى غير متبلور وبلوري(الجدول 27 ).

الجدول 33

الخصائص المقارنة للمواد غير المتبلورة والبلورية

مادة	صفة مميزة
عديم الشكل	1. ترتيب قصير المدى لترتيب الجسيمات. 2. الخواص الخصائص الفيزيائية. 3. لا توجد نقطة انصهار محددة. 4. عدم الاستقرار الديناميكي الحراري (احتياطي كبير من الطاقة الداخلية). 5. السيولة. أمثلة: العنبر، والزجاج، والبوليمرات العضوية، وما إلى ذلك.
بلوري	1. ترتيب طويل المدى لترتيب الجسيمات. 2. تباين الخواص الفيزيائية. 3. نقطة انصهار محددة. 4. الاستقرار الديناميكي الحراري (انخفاض احتياطي الطاقة الداخلية). 5. هناك عناصر التماثل. أمثلة: المعادن، السبائك، الأملاح الصلبة، الكربون (الماس، الجرافيت)، إلخ.

تذوب المواد البلورية عند درجة حرارة محددة بدقة (Tm)، ولا تحتوي المواد غير المتبلورة على نقطة انصهار محددة بوضوح؛ عند تسخينها، فإنها تلين (تتميز بفاصل تليين) وتتحول إلى حالة سائلة أو لزجة. يتميز الهيكل الداخلي للمواد غير المتبلورة بترتيب عشوائي للجزيئات . تفترض الحالة البلورية للمادة الترتيب الصحيح في الفضاء للجسيمات التي تشكل البلورة، والتكوين بلوري (مكاني)شبكات. السمة الرئيسية للأجسام البلورية هي تباين - اختلاف الخواص (التوصيل الحراري والكهربائي، القوة الميكانيكية، معدل الذوبان، الخ) في اتجاهات مختلفة، بينما الأجسام غير المتبلورة متماثل .

صلببلورات- تكوينات ثلاثية الأبعاد تتميز بالتكرار الصارم لنفس العنصر الهيكلي (خلية الوحدة) في جميع الاتجاهات. وحدة الخلية- يمثل أصغر حجم من البلورة على شكل متوازي السطوح، يتكرر في البلورة عدد لا نهائي من المرات.

المعلمات الأساسية للشبكة البلورية:

طاقة الشبكة البلورية (E سجل تجاري. ، كيلوجول / مول) - هذه هي الطاقة التي يتم إطلاقها أثناء تكوين مول واحد من البلورة من الجسيمات الدقيقة (الذرات والجزيئات والأيونات) التي تكون في حالة غازية ويتم فصلها عن بعضها البعض على مسافة تمنع تفاعلها.

ثابت شعرية ( د , [ أ 0 ]) – أصغر مسافة بين مركز جسيمتين في بلورة مرتبطتين برابطة كيميائية.

رقم التنسيق (ج.ن) – عدد الجزيئات المحيطة بالجسيم المركزي في الفضاء والمتصلة به بواسطة رابطة كيميائية.

تسمى النقاط التي تقع فيها الجزيئات البلورية العقد شعرية الكريستال

على الرغم من تنوع أشكال الكريستال، إلا أنه يمكن تصنيفها. تم تقديم تنظيم الأشكال البلورية أ.ف. غادولين(1867)، يعتمد على ميزات التماثل. وفقًا للشكل الهندسي للبلورات، تكون الأنظمة (الأنظمة) التالية ممكنة: مكعب، رباعي الزوايا، متعامد الشكل، أحادي الميل، ثلاثي الميل، سداسي الشكل ومعيني السطوح (الشكل 18).

نفس المادة يمكن أن يكون لها أشكال بلورية مختلفة، والتي تختلف في الهيكل الداخلي، وبالتالي من حيث الخصائص الفيزيائية والكيميائية. وتسمى هذه الظاهرة تعدد الأشكال . التماثل – مادتان لهما طبيعة مختلفة تشكلان بلورات لها نفس البنية. يمكن لهذه المواد أن تحل محل بعضها البعض في الشبكة البلورية، وتشكل بلورات مختلطة.

أرز. 18. الأنظمة البلورية الأساسية.

اعتمادًا على نوع الجزيئات الموجودة في عقد الشبكة البلورية ونوع الروابط بينها، تنقسم البلورات إلى أربعة أنواع: الأيونية والذرية والجزيئية والمعدنية(أرز . 19).

أرز. 19. أنواع البلورات

يتم عرض خصائص المشابك البلورية في الجدول. 34.

خصائص المادة	الأكسجين	حمض الاسيتيك	الألومنيوم
1. حالة التجميعفي ظل ظروف طبيعية	غاز	سائل	صلب
2. اللون	لا لون	لا لون	فضي فاتح
3. الذوق	لا طعم له	حامِض	لا طعم له
4. الرائحة	ليس لديه	محددة حادة	ليس لديه
5. الذوبان في الماء	ضعيف الذوبان	قابل للذوبان	غير قابلة للذوبان عمليا
6. التوصيل الحراري	قليل	صغير	عالي
7. التوصيل الكهربائي	غائب	صغير	عالي

معرفة خصائص المواد ضرورية لاستخدامها العملي. على سبيل المثال، يوضح الشكل 6 تطبيقات الألومنيوم بسبب خصائص هذا المعدن.

1. ما هي المواضيع التي تعتبر طبيعية؟

2. أعط أمثلة على التأثير الإنساني الإيجابي على البيئة.

3. أعط أمثلة على التأثير السلبي للإنسان على الطبيعة.

4. ماذا تدرس الكيمياء؟

5. من قائمة الأسماء التالية، اكتب الأجسام والمواد بشكل منفصل: ندفة الثلج، قطرة الندى، الماء، قطعة من الجليد، السكر المحبب، مكعب السكر، الطباشير، الطباشير المدرسي. كم عدد الأجسام وكم عدد المواد المذكورة في هذه القائمة؟

6. المقارنة بين خصائص المواد (أي تحديد المشترك والمختلف بينها):

أ) ثاني أكسيد الكربون والأكسجين.

ب) النيتروجين وثاني أكسيد الكربون.

ج) السكر والملح.

د) أحماض الخليك والستريك.

7. ما هي خصائص الألومنيوم التي تكمن وراء استخدامه؟

8. لماذا يبدأون في دراسة الكيمياء بعد علم الأحياء والجغرافيا والفيزياء؟