Mennesket er forbundet med verden rundt seg av tusenvis av usynlige tråder, og han er selv en del av den. Naturen gir alt som er nødvendig for menneskelivet, sørger for hans daglige behov og gir en ubeskrivelig glede av å kommunisere med henne.

Forholdet mellom mennesket og miljøet er imidlertid svært vanskelig. På den ene siden beundrer en person naturen og glorifiserer den i poesi, reflekterer naturen i utmerkede malerier og fotografier (fig. 1).

Ris. 1.
"Hvor vakker denne verden er, se!"

På den annen side vekst miljø problemer- trist gjengjeldelse for mange menneskelige feil og feil: avskoging, utryddelse av dyr, forurensning miljø industri- og husholdningsavfall etc. (fig. 2).

Ris. 2.
Og slik ser en vakker verden ut som et resultat av menneskelig aktivitet:
a - avskoging; b - atmosfærisk forgiftning ved industrielle utslipp; c - forurensning av vannforekomster; d - skogrydding omgjort til deponi

For at forholdet mellom menneske og natur skal være vennlig og harmonisk, er det nødvendig å kjenne og forstå det, behandle det med varsomhet og bruke naturressursene klokt og rasjonelt. Naturvitenskapelige fag er designet for å lære å forstå verden rundt oss, kunnskap om lovene for dens eksistens: biologi, geografi, kjemi, fysikk (fig. 3). Du har allerede møtt noen av dem på tidligere trinn i skolen.

Ris. 3.
Biologi, geografi, fysikk, kjemi hører til naturvitenskapene

I år begynner du å studere fysikk. Og bare et år senere, i 8. klasse, vil du bli kjent med et annet akademisk fag - kjemi.

Kjemi er vitenskapen om stoffer, deres struktur, egenskaper og transformasjoner av noen stoffer til andre.

Alle gjenstandene rundt oss kalles vanligvis fysiske kropper, og det de består av kalles stoffer (fig. 4).

Ris. 4.
Fysiske legemer og deres tilsvarende kjemiske stoffer:
a - stålprodukter og jernpulver; b - datamaskinkomponenter og ulike typer plast; c - solcellebatteri og silisium

Hver kropp har form og volum. I sin tur er hvert stoff individuelt og unikt i sine egenskaper - egenskaper: aggregeringstilstand, tetthet, farge, glans, lukt, smak, hardhet, plastisitet, løselighet i vann, evne til å lede varme og elektrisitet.

La oss for eksempel beskrive egenskapene til tre stoffer i forskjellige aggregeringstilstander under normale forhold: oksygen, eddiksyre og aluminium (tabell 1).

Tabell 1
Egenskaper til oksygen, eddiksyre og aluminium

Kunnskap om egenskapene til stoffer er nødvendig for deres praktisk anvendelse. For eksempel viser figur 5 bruken av aluminium på grunn av egenskapene til dette metallet.

Ris. 5.
Anvendelser av aluminium basert på dets egenskaper

Mange stoffer er giftige, eksplosive, brannfarlige, og krever derfor forsiktig og kompetent håndtering når du arbeider med dem.

Boken vår er laget for å forberede deg på studiet av dette alvorlige og viktige emnet og heter derfor «kjemi. Introduksjonskurs."

Hvorvidt kjemi er en helt ny disiplin for deg, vil du finne ut i de følgende avsnittene.

1. Kjemi er en del av naturvitenskapen.
2. Forholdet mellom menneske og miljø.
3. Fysiske kropper og stoffer.
4. Egenskaper til stoffer.
5. Anvendelse av stoffer basert på deres egenskaper.

Spørsmål og oppgaver

1. Hvilken akademiske fag Betraktes de som naturlige?
2. Gi eksempler på positiv menneskelig påvirkning på miljøet.
3. Gi eksempler på menneskers negative innvirkning på naturen.
4. Hva studerer kjemi?
5. Fra følgende navneliste, skriv ned kropper og stoffer separat: snøfnugg, duggdråpe, vann, isbit, granulert sukker, sukkerbit, kritt, skolekritt. Hvor mange kropper og hvor mange stoffer er navngitt i denne listen?
6. Sammenlign egenskapene til stoffer (dvs. etablere likheter og forskjeller mellom dem):

   a) karbondioksid og oksygen;
   b) nitrogen og karbondioksid;
   c) sukker og salt;
   d) eddiksyre og sitronsyre.

7. Hvilke egenskaper ved aluminium ligger til grunn for bruken (se fig. 5)?

Verden rundt oss er materiell. Det er to typer materie: substans og felt. Gjenstanden for kjemi er et stoff (inkludert påvirkning av forskjellige felt på stoffet - lyd, magnetisk, elektromagnetisk, etc.)

Materie er alt som har hvilemasse (dvs. er preget av tilstedeværelsen av masse når den ikke beveger seg). Så selv om hvilemassen til ett elektron (massen til et ikke-bevegelig elektron) er veldig liten - omtrent 10 -27 g, men til og med ett elektron er materie.

Stoffet finnes i tre aggregeringstilstander - gassformig, flytende og fast. Det er en annen tilstand av materie - plasma (det er for eksempel plasma i tordenvær og balllyn), men på skolekurs vurderes nesten ikke plasmakjemien.

Stoffer kan være rene, veldig rene (nødvendig for eksempel for å lage fiberoptikk), de kan inneholde merkbare mengder urenheter, eller de kan være blandinger.

Alle stoffer er bygd opp av bittesmå partikler kalt atomer. Stoffer som består av atomer av samme type(fra atomer av ett element), kalles enkle(for eksempel kull, oksygen, nitrogen, sølv, etc.). Stoffer som inneholder atomer av forskjellige elementer sammenkoblet kalles komplekse.

Hvis et stoff (for eksempel luft) inneholder to eller flere enkle stoffer, og atomene deres ikke er koblet til hverandre, kalles det ikke et komplekst stoff, men en blanding av enkle stoffer. Antallet enkle stoffer er relativt lite (omtrent fem hundre), men antallet komplekse stoffer er enormt. Til dags dato er titalls millioner forskjellige komplekse stoffer kjent.

Kjemiske transformasjoner

Stoffer er i stand til å samhandle med hverandre, og nye stoffer oppstår. Slike transformasjoner kalles kjemisk. For eksempel interagerer et enkelt stoff kull (kjemikere sier det reagerer) med et annet enkelt stoff - oksygen, noe som resulterer i dannelsen sammensatt– karbondioksid, der karbon- og oksygenatomer er forbundet med hverandre. Slike transformasjoner av ett stoff til et annet kalles kjemisk. Kjemiske transformasjoner er kjemiske reaksjoner. Så når sukker varmes opp i luft, blir et komplekst søtt stoff - sukrose (som sukker er laget av) - til et enkelt stoff - kull og et komplekst stoff - vann.

Kjemi studerer transformasjonen av ett stoff til et annet. Kjemiens oppgave er å finne ut med hvilke stoffer et bestemt stoff kan interagere (reagere) under gitte forhold og hva som dannes. I tillegg er det viktig å finne ut under hvilke forhold en bestemt transformasjon kan skje og det ønskede stoffet kan oppnås.

Fysiske egenskaper til stoffer

Hvert stoff er preget av et sett med fysiske og kjemiske egenskaper. Fysiske egenskaper er egenskaper som kan karakteriseres ved hjelp av fysiske instrumenter. For eksempel, ved hjelp av et termometer kan du bestemme smelte- og kokepunktene til vann. Fysiske metoder kan brukes for å karakterisere et stoffs evne til å lede elektrisk strøm, bestemme stoffets tetthet, dets hardhet osv. Under fysiske prosesser forblir stoffene uendret i sammensetning.

Stoffers fysiske egenskaper er delt inn i tellbare (de som kan karakteriseres ved bruk av visse fysiske instrumenter etter antall, for eksempel ved å angi tetthet, smelte- og kokepunkter, løselighet i vann osv.) og utallige (de som ikke kan karakteriseres av nummer eller er svært vanskelig - som farge, lukt, smak osv.).

Stoffers kjemiske egenskaper

De kjemiske egenskapene til et stoff er et sett med informasjon om hvilke andre stoffer og under hvilke forhold det kommer i kontakt. kjemiske interaksjoner dette stoffet. Kjemiens viktigste oppgave er å identifisere de kjemiske egenskapene til stoffer.

Deltar i kjemiske transformasjoner små partikler stoffer - atomer. Ved kjemiske transformasjoner dannes andre stoffer fra noen stoffer, og de opprinnelige stoffene forsvinner, og nye stoffer (reaksjonsprodukter) dannes i stedet for. EN atomer kl alle kjemiske transformasjoner er bevart. Omorganiseringen deres skjer; under kjemiske transformasjoner blir gamle bindinger mellom atomer ødelagt og nye bindinger oppstår.

Kjemisk element

Antallet forskjellige stoffer er enormt (og hver av dem har sitt eget sett med fysiske og kjemiske egenskaper). Det er relativt få atomer i den materielle verden rundt oss som skiller seg fra hverandre i sine viktigste egenskaper – omtrent hundre. Hver type atom har sitt eget kjemiske element. Et kjemisk grunnstoff er en samling atomer med samme eller lignende egenskaper. Rundt 90 forskjellige kjemiske grunnstoffer finnes i naturen. Til dags dato har fysikere lært å lage nye typer atomer som ikke finnes på jorden. Slike atomer (og følgelig slike kjemiske elementer) kalles kunstige (på engelsk - menneskeskapte elementer). Mer enn to dusin kunstig oppnådde elementer har blitt syntetisert til dags dato.

Hvert element har et latinsk navn og et symbol på en eller to bokstaver. I russiskspråklig kjemisk litteratur er det ingen klare regler for uttale av symboler for kjemiske elementer. Noen uttaler det slik: de kaller elementet på russisk (symboler på natrium, magnesium, etc.), andre - med latinske bokstaver (symboler på karbon, fosfor, svovel), andre - hvordan navnet på elementet høres ut på latin (jern, sølv, gull, kvikksølv). Vi uttaler vanligvis symbolet på grunnstoffet hydrogen H slik denne bokstaven uttales på fransk.

Sammenligning de viktigste egenskapene kjemiske elementer og enkle stoffer er gitt i tabellen nedenfor. Ett grunnstoff kan tilsvare flere enkle stoffer (fenomenet allotropi: karbon, oksygen osv.), eller kanskje bare ett (argon og andre inerte gasser).

Stat	Egenskaper
Gassformig	1. Evnen til å ta på seg volumet og formen til et kar. 2. Komprimerbarhet. 3. Rask diffusjon (kaotisk bevegelse av molekyler). 4. E kinetisk. > E potensial
	1. Evnen til å ta formen til den delen av karet som stoffet opptar. 2. Unnlatelse av å ekspandere for å fylle karet. 3. Lav komprimerbarhet. 4. Langsom diffusjon. 5. Fluiditet. 6. E kinetisk. = E potensial
	1. Evnen til å opprettholde den karakteristiske formen og volumet. 2. Lav komprimerbarhet (under trykk). 3. Meget langsom diffusjon på grunn av oscillerende bevegelser av partikler. 4. Ingen omsetning. 5. E kinetisk.< Е потенц.

Aggregeringstilstanden til et stoff bestemmes av kreftene som virker mellom molekyler, avstanden mellom partiklene og arten av deres bevegelse.

I hard tilstand, inntar partiklene en viss posisjon i forhold til hverandre. Den har lav komprimerbarhet og mekanisk styrke, siden molekylene ikke har bevegelsesfrihet, men kun vibrasjon. Molekylene, atomene eller ionene som danner et fast stoff kalles strukturelle enheter. Faste stoffer er delt inn i amorf og krystallinsk(Tabell 27 ).

Tabell 33

Sammenlignende egenskaper for amorfe og krystallinske stoffer

Substans	Karakteristisk
Amorf	1. Kort rekkevidde for partikkelarrangement. 2. Isotropi fysiske egenskaper. 3. Ikke noe spesifikt smeltepunkt. 4. Termodynamisk ustabilitet (stor reserve av intern energi). 5. Fluiditet. Eksempler: rav, glass, organiske polymerer, etc.
Krystallinsk	1. Lang rekkefølge av partikkelarrangement. 2. Anisotropi av fysiske egenskaper. 3. Spesifikt smeltepunkt. 4. Termodynamisk stabilitet (lav intern energireserve). 5. Det er elementer av symmetri. Eksempler: metaller, legeringer, faste salter, karbon (diamant, grafitt), etc.

Krystallinske stoffer smelter ved en strengt definert temperatur (Tm), amorfe stoffer har ikke et klart definert smeltepunkt; når de varmes opp, mykner de (karakterisert av et mykningsintervall) og går over i en flytende eller viskøs tilstand. Den indre strukturen til amorfe stoffer er preget av et tilfeldig arrangement av molekyler . Den krystallinske tilstanden til et stoff forutsetter riktig plassering i rommet av partiklene som utgjør krystallen, og dannelsen krystallinsk (romlig)rister. Hovedtrekket til krystallinske legemer er deres anisotropi - ulikhet mellom egenskaper (termisk og elektrisk ledningsevne, mekanisk styrke, oppløsningshastighet, etc.) i forskjellige retninger, mens amorfe legemer isotropisk .

Fastkrystaller- tredimensjonale formasjoner preget av streng repeterbarhet av samme strukturelle element (enhetscelle) i alle retninger. Enhetscelle- representerer det minste volumet av en krystall i form av et parallellepiped, gjentatt i krystallen et uendelig antall ganger.

Grunnleggende parametere for krystallgitteret:

Energi til krystallgitteret (E cr. , kJ/mol) – Dette er energien som frigjøres under dannelsen av 1 mol av en krystall fra mikropartikler (atomer, molekyler, ioner) som er i gassform og separert fra hverandre i en avstand som utelukker deres interaksjon.

Gitterkonstant ( d , [ EN 0 ]) – den minste avstanden mellom sentrum av to partikler i en krystall forbundet med en kjemisk binding.

Koordinasjonsnummer (c.n.) – antall partikler som omgir den sentrale partikkelen i rommet, forbundet med den med en kjemisk binding.

Punktene der krystallpartikler befinner seg kalles krystallgitternoder

Til tross for mangfoldet av krystallformer, kan de klassifiseres. Systematisering av krystallformer ble introdusert A.V. Gadolin(1867), er den basert på egenskapene til symmetrien deres. I samsvar med den geometriske formen til krystaller er følgende systemer (systemer) mulige: kubiske, tetragonale, ortorhombiske, monokliniske, trikliniske, sekskantede og romboedriske (fig. 18).

Det samme stoffet kan ha forskjellige krystallinske former, som er forskjellige i intern struktur, og derfor i form av fysisk-kjemiske egenskaper. Dette fenomenet kalles polymorfisme . Isomorfisme – to stoffer av ulik natur danner krystaller med samme struktur. Slike stoffer kan erstatte hverandre i krystallgitteret, og danner blandede krystaller.

Ris. 18. Grunnleggende krystallsystemer.

Avhengig av typen partikler som ligger ved nodene til krystallgitteret og typen bindinger mellom dem, er krystaller av fire typer: ioniske, atomære, molekylære og metalliske(ris . 19).

Ris. 19. Typer krystaller

Kjennetegn på krystallgitter er presentert i tabell. 34.

Materiens egenskaper	Oksygen	Eddiksyre	Aluminium
1. Aggregeringstilstand under normale forhold	Gass	Væske	Fast
2. Farge	Ingen farge	Ingen farge	Sølv hvit
3. Smak	Smakløs	Sur	Smakløs
4. Lukt	Har ikke	Skarp spesifikk	Har ikke
5. Løselighet i vann	Dårlig løselig	Løselig	Praktisk talt uløselig
6. Termisk ledningsevne	Lav	Liten	Høy
7. Elektrisk ledningsevne	Fraværende	Liten	Høy

Kunnskap om egenskapene til stoffer er nødvendig for deres praktiske bruk. For eksempel viser figur 6 bruken av aluminium på grunn av egenskapene til dette metallet.

1. Hvilke fag anses som naturlige?

2. Gi eksempler på positiv menneskelig påvirkning på miljøet.

3. Gi eksempler på menneskers negative innvirkning på naturen.

4. Hva studerer kjemi?

5. Skriv ned kropper og stoffer separat fra følgende navneliste: snøfnugg, duggdråpe, vann, isbit, melis, sukkerbit, kritt, skolekritt. Hvor mange kropper og hvor mange stoffer er navngitt i denne listen?

6. Sammenlign egenskapene til stoffer (det vil si å fastslå felles og forskjellig mellom dem):

a) karbondioksid og oksygen;

b) nitrogen og karbondioksid;

c) sukker og salt;

d) eddiksyre og sitronsyre.

7. Hvilke egenskaper ved aluminium ligger til grunn for bruken?

8. Hvorfor begynner de å studere kjemi senere enn biologi, geografi og fysikk?