→ → Класс опасности химических веществ: перечень, использование и общее токсическое воздействие. Вещества простые и сложные. Химические элементы Все вещества в химии

Класс опасности химических веществ: перечень, использование и общее токсическое воздействие. Вещества простые и сложные. Химические элементы Все вещества в химии

Основной вопрос, на который должен знать ответ человек для правильного понимания картины мира - что такое вещество в химии. Данное понятие формируется ещё в школьном возрасте и направляет ребёнка в дальнейшем развитии. Приступая к изучению химии важно найти точки соприкосновения с ней на бытовом уровне, это позволяет наглядно и доступно разъяснить те или иные процессы, определения, свойства и т.д.

К сожалению, в силу неидеальности системы образования, многие упускают некоторые фундаментальные азы. Понятие «вещество в химии» - это своего рода краеугольный камень, своевременное усвоение данного определения даёт человеку правильный старт в последующем развитии в области естествознания.

Формирование понятия

Перед тем как перейти к понятию вещества, необходимо определить, чем является предмет химии. Вещества - это то, что непосредственно изучает химия, их взаимные превращения, строение и свойства. В общем понимании вещество - это то, из чего состоят физические тела.

Итак, в химии? Сформируем определение путём перехода от общего понятия к чисто химическому. Вещество - это определённый обязательно имеющий массу, которую можно измерить. Данная характеристика отличает вещество от другого вида материи - поля, которое массы не имеет (электрическое, магнитное, биополе и т.д.). Материя, в свою очередь, - это то, из чего созданы мы и всё, что нас окружает.

Несколько другая характеристика материи, определяющая то, из чего конкретно она состоит - это уже предмет химии. Вещества сформированы атомами и молекулами (некоторые ионами), а значит любая субстанция, состоящая из этих формульных единиц, и есть вещество.

Простые и сложные вещества

После усвоения базового определения можно перейти к его усложнению. Вещества бывают различных уровней организации, то есть простые и сложные (или соединения) - это самое первое деление на классы веществ, химия имеет множество последующих разделений, подробных и более сложных. Эта классификация, в отличие от многих других, имеет строго определённые границы, каждое соединение можно чётко отнести к одному из видов, взаимоисключающих друг друга.

Простое вещество в химии - это соединение, состоящее из атомов только одного элемента из периодической таблицы Менделеева. Как правило, это бинарные молекулы, то есть состоящие из двух частиц, соединённых посредством ковалентной неполярной связи - образования общей неподелённой электронной пары. Так, атомы одного и того же химического элемента имеют идентичную электроотрицательность, то есть способность удерживать общую электронную плотность, поэтому она не смещена ни к одному из участников связи. Примеры простых веществ (неметаллы) - водород и кислород, хлор, йод, фтор, азот, сера и т.д. Из трёх атомов состоит молекула такого вещества, как озон, а из одного - всех благородных газов (аргона, ксенона, гелия и т.д.). В металлах (магнии, кальции, меди т.д.) существует свой собственный тип связи - металлический, осуществляющийся за счёт обобществления свободных электронов внутри металла, а образования молекул как таковых не наблюдается. При записи вещества металла указывается просто символ химического элемента без каких-либо индексов.

Простое вещество в химии, примеры которого были приведены выше, отличается от сложного качественным составом. Химические соединения образованы атомами разных элементов, от двух и более. В таких веществах имеет место ковалентный полярный или ионный тип связывания. Так как разные атомы имеют отличающуюся электроотрицательность, то при образовании общей электронной пары происходит её сдвиг в сторону более электроотрицательного элемента, что приводит к общей поляризации молекулы. Ионный тип - это крайний случай полярного, когда пара электронов полностью переходит к одному из участников связывания, тогда атомы (или их группы) превращаются в ионы. Чёткой границы, между этими типами нет, ионную связь можно интерпретировать как ковалентную сильно полярную. Примеры сложных веществ - вода, песок, стекло, соли, оксиды и т.д.

Модификации веществ

Вещества, именуемые простыми, на самом деле имеют уникальную особенность, которая не присуща сложным. Некоторые химические элементы могут образовывать несколько форм простого вещества. В основе всё так же лежит один элемент, но количественный состав, строение и свойства кардинально отличают такие образования. Эта особенность имеет название аллотропии.

Кислород, сера, углерод и другие элементы имеют несколько Для кислорода - это О 2 и О 3 , углерод даёт четыре типа веществ - карбин, алмаз, графит и фуллерены, молекула серы бывает ромбической, моноклинной и пластической модификации. Такое простое вещество в химии, примеры которого не ограничены вышеперечисленными, имеет огромное значение. В частности, фуллерены используются как полупроводники в технике, фоторезисторы, добавки для роста алмазных плёнок и в других целях, а в медицине это мощнейшие антиоксиданты.

Что происходит с веществами?

Каждую секунду внутри и вокруг происходит превращение веществ. Химия рассматривает и объясняет те процессы, которые идут с качественным и/или количественным изменением состава реагирующих молекул. Параллельно, часто взаимосвязано протекают и физические превращения, которые характеризуются лишь изменением формы, цвета веществ или агрегатного состояния и некоторых других характеристик.

Химические явления - это реакции взаимодействия различных видов, например, соединения, замещения, обмена, разложения, обратимые, экзотермические, окислительно-восстановительные и т.д., в зависимости от изменения интересующего параметра. К относят: испарение, конденсацию, сублимацию, растворение, замерзание, электропроводимость и т.д. Часто они сопровождают друг друга, например, молния во время грозы - это физический процесс, а выделение под её действием озона - химический.

Физические свойства

Вещество в химии - это материя, которой присущи определённые физические свойства. По их наличию, отсутствию, степени и интенсивности можно спрогнозировать, как вещество поведёт себя в тех или иных условиях, а также объяснить некоторые химические особенности соединений. Так, например, высокие температуры кипения органических соединений, в которых есть водород и электроотрицательный гетероатом (азот, кислород и т.д.), свидетельствуют о том, что в веществе проявляется такой химический тип взаимодействия, как водородная связь. Благодаря знанию о том, какие вещества имеют наилучшую способность проводить электрический ток, кабеля и провода электропроводки изготавливаются именно из определённых металлов.

Химические свойства

Установлением, исследованием и изучением другой стороны медали свойств занимается химия. с её точки зрения - это их реакционная способность к взаимодействию. Некоторые вещества крайне активны в этом смысле, например, металлы или любые окислители, а другие, благородные (инертные) газы, при нормальных условиях в реакции практически не вступают. Химические свойства можно активировать или пассивировать при необходимости, иногда это не связано с особыми трудностями, а в некоторых случаях приходится нелегко. Учёные проводят многие часы в лабораториях, методом проб и ошибок добиваясь поставленных целей, иногда и не достигают их. Изменяя параметры окружающей среды (температуру, давление и т.д.) или применяя специальные соединения - катализаторы или ингибиторы - можно повлиять на химические свойства веществ, а значит и на ход реакции.

Классификация химических веществ

В основе всех классификаций лежит разделение соединений на органические и неорганические. Главный элемент органики - это углерод, соединяясь друг с другом и гидрогеном, атомы карбона образуют углеводородный скелет, который после заполняется другими атомами (кислородом, азотом, фосфором, серой, галогенами, металлами и другими), замыкается в циклы или разветвляется, обосновывая тем самым большое разнообразие органических соединений. На сегодняшний день науке известны 20 миллионов таких веществ. В то время как минеральных соединений всего лишь полмиллиона.

Каждое соединение индивидуально, но имеет и множество похожих черт с другими в свойствах, строении и составе, на этой основе происходит группировка в классы веществ. Химия имеет высокий уровень систематизации и организации, это точная наука.

Неорганические вещества

1. Оксиды - бинарные соединения с кислородом:

а) кислотные - при взаимодействии с водой дают кислоту;

б) основные - при взаимодействии с водой дают основание.

2. Кислоты - вещества, состоящие из одного или нескольких протонов водорода и кислотного остатка.

3. Основания (щёлочи) - состоят из одной или нескольких гидроксильных групп и атома металла:

а) амфотерные гидроксиды - проявляют свойства и кислот и оснований.

4. Соли - результат между кислотой и щелочью (растворимым основанием), состоят из атома металла и одного или нескольких кислотных остатков:

а) кислые соли - анион кислотного остатка имеет в составе протон, результат неполной диссоциации кислоты;

б) основные соли - с металлом связана гидроксильная группа, результат неполной диссоциации основания.

Органические соединения

Классов веществ в органике великое множество, такой объём информации сложно сразу запомнить. Главное, знать основные разделения на алифатические и циклические соединения, карбоциклические и гетероциклические, предельные и непредельные. Также углеводороды имеют множество производных, в которых атом гидрогена замещён на галоген, кислород, азот и другие атомы, а так же функциональные группы.

Вещество в химии - это основа сущестования. Благодаря органическому синтезу человек на сегодняшний день имеет огромное количество искусственных веществ, заменяющих натуральные, а также не имеющих аналогов по своим характеристикам в природе.

Все химические вещества можно подразделить на два типа: чистые вещества и смеси (рис. 4.3).

Чистые вещества имеют постоянный состав и вполне определенные химические и физические свойства. Они всегда гомогенны (однородны) по составу (см. ниже). Чистые вещества в свою очередь подразделяются на простые вещества (свободные элементы) и соединения.

Простое вещество (свободный элемент)-это чистое вещество, которое не поддается разделению на более простые чистые вещества. Элементы принято подразделять на металлы и неметаллы (см. гл. 11).

Соединение-это чистое вещество, состоящее из двух или нескольких элементов, связанных между собой в постоянных и определенных отношениях. Например, соединение диоксид углерода (CO2) состоит из двух элементов - углерода и кислорода. Диоксид углерода неизменно содержит 27, 37% углерода и 72,73% кислорода по массе. Это утверждение в равной мере относится к образцам диоксида углерода, полученным на Северном полюсе, Южном полюсе, в пустыне Сахара или на Луне. Таким образом, в диоксиде углерода углерод и кислород всегда связаны в постоянном и строго определенном отношении.

Рис. 4.3. Классификация химических веществ

Смеси-это вещества, состоящие из двух или нескольких чистых веществ. Они имеют произвольный состав. В некоторых случаях смеси состоят из одной фазы и тогда называются гомогенными (однородными). Примером гомогенной смеси являются растворы. В других случаях смеси состоят из двух или нескольких фаз. Тогда они называются гетерогенными (неоднородными). Примером гетерогенных смесей является почва.

Типы частиц. Все химические вещества-простые вещества (элементы), соединения или смеси-состоят из частиц одного из трех типов, с которыми мы уже познакомились в предыдущих главах. Этими частицами являются:

  • атомы (атом состоит из электронов, нейтронов и протонов, см. гл. 1; атом каждого элемента характеризуется определенным числом протонов в его ядре, и это число называется атомным номером соответствующего элемента);
  • молекулы (молекула состоит из двух или нескольких атомов, связанных между собой в целочисленном отношении);
  • ионы (ион представляет собой электрически заряженный атом или группу атомов; заряд иона обусловлен присоединением или потерей электронов).

Элементарные химические частицы. Элементарная химическая частица-это любой химически или изотопически индивидуальный атом, молекула, ион, радикал, комплекс и т.п., поддающийся идентификации как отдельная видовая единица. Совокупность одинаковых элементарных химических частиц образует химический вид. Химические названия, формулы и уравнения реакций могут относится в зависимости от контекста либо к элементарным частицам, либо к химическим видам*. Введенное выше понятие химическое вещество относится к химическому виду, который может быть получен в достаточном количестве, допускающем обнаружение его химических свойств.

  • все металлы;
  • многие неметаллы (инертные газы, C , Si , B , Se , As , Te ).
Из молекул состоят:
  • практически все органические вещества;
  • небольшое число неорганических: простые и сложные газы (H 2 , O 2 , O 3 , N 2 , F 2 , Cl 2 , NH 3 , CO , CO 2 , SO 3 , SO 2 , N 2 O , NO , NO 2 , H 2 S ), а также H 2 O , Br 2 , I 2 и некоторые другие вещества.
Из ионов состоят:
  • все соли;
  • многие гидроксиды (основания и кислоты).

Состоят из атомов или молекул, – из молекул или ионов. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ – из различных атомов.

Закон постоянства состава

Закон постоянства состава был открыт Ж. Прустом в 1801 году:

Всякое вещество, независимо от способа его получения, имеет постоянный качественный и количественный состав.

К примеру, оксид углерода СО 2 можно получить несколькими способами:

  • С + O 2 = t = CO 2
  • MgCO 3 +2HCl = MgCl 2 + H 2 O +CO 2
  • 2CO + O 2 = 2CO 2
  • CaCO 3 = t = CaO + CO 2

Однако, независимо от способа получения, молекула СО 2 всегда имеет один и тот же состав : 1 атом углерода и 2 атома кислорода.

Важно помнить:

  • Обратное утверждение, что определенному составу отвечает определенное соединение , неверно . К примеру, диметиловый эфир и этиловый спирт имеют одинаковый качественный и количественный состав, отраженный в простейшей формуле С 2 Н 6 О , однако они являются различными веществами, так как имеют различное строение. Их рациональные формулы в полуразвернутом виде будут разными:
  1. СН 3 – О – СН 3 (диметиловый эфир);
  2. СН 3 – СН 2 – ОН (этиловый спирт).
  • Закон постоянства состава строго применим лишь к соединениям с молекулярной структурой (дальтонидам ). Соединения с немолекулярной структурой (бертоллиды ) часто имеют переменный состав.

Химический состав сложных веществ и механических смесей

Сложное вещество (химическое соединение) – это вещество, состоящее из атомов различных химических веществ.

Основные признаки химического соединения:

  • Однородность;
  • Постоянство состава;
  • Постоянство физических и химических свойств;
  • Выделение или поглощение при образовании;
  • Невозможность разделения на составные части физическими методами.

В природе нет абсолютно чистых веществ. В любом веществе имеется хотя бы ничтожный процент примесей. Поэтому на практике всегда имеют дело с механическими смесями веществ. Однако, если содержание одного вещества в смеси значительно превосходит содержание всех остальных, то условно считается, что такое вещество является индивидуальным химическим соединением .

Допустимое содержание примесей в веществах, выпускаемых промышленностью, определяется стандартами и зависит от марки вещества.

Общепринята следующая маркировка веществ:

  • техн – технический (в своем составе может иметь до 20%; примесей);
  • ч – чистый;
  • чда – чистый для анализа;
  • хч – химически чистый;
  • осч – особой чистоты (допустимая норма примесей в составе – до 10 -6 % ).

Вещества, образующие механическую смесь, называются компонентами. При этом вещества, масса которых составляет большую часть от массы смеси, называют основными компонентами , а все остальные вещества, образующие смесь – примесями .

Отличия механической смеси от химического соединения:
  • Любую механическую смесь можно разделить на составные части физическими методами, основанными на различии плотностей , температур кипения и плавления , растворимости , намагничиваемости и других физических свойств компонентов, образующих смесь (например, смесь древесных и железных опилок можно разделить с помощью Н 2 О или магнита);
  • Непостоянство состава;
  • Непостоянство физических и химических свойств;
  • Неоднородность (хотя смеси газов и жидкостей могут быть однородны, к примеру – воздух).
  • При образовании механической смеси не происходит выделения и поглощения энергии.

Промежуточное положение между механическими смесями и химическими соединениями занимают растворы:

Как и для химических соединений, для растворов характерна:

  • однородность;
  • выделение или поглощение теплоты при образовании раствора.

Как и для механических смесей, для растворов характерна:

  • легкость разделения на исходные вещества физическими методами (например, выпариванием раствора поваренной соли, можно получить отдельно Н 2 О и NaCl );
  • непостоянство состава – их состав может меняться в широких пределах.

Химический состав по массе и по объему

Состав химических соединений, а также состав смесей различных веществ и растворов выражают в массовых долях (массовых %), а состав смесей жидкостей и газов, кроме того, в объемных долях (объемных %).

Состав сложного вещества, выраженный через массовые доли химических элементов, называется составом вещества по массе.

Например, состав Н 2 О по массе:

То есть, можно сказать, что химический состав воды (по массе): 11,11% водорода и 88,89% кислорода.

Массовая доля компонента в механической смеси (W) – это число, показывающую, какую часть смеси составляет масса компонента от общей массы смеси, принятой за единицу или 100%.

W 1 = m 1 /m (cм.) , m (см.) = m 1 + m 2 + …. mn,

Где m 1 – масса 1-го (произвольного)компонента, n – число компонентов смеси, m 1 … m n – массы компонентов, образующих смесь, m (cм.) – масса смеси.

Например, массовая доля основного компонента :

W (осн. комп) = m (осн. комп) / m (см.)

Массовая доля примеси:

W (прим.) = m (прим) /m (см.)

Сумма массовых долей всех компонентов, образующих смесь равна 1 или 100% .

Объемная доля газа (или жидкости) в смеси газов (или жидкостей) – это число, показывающее, какую часть по объему составляет объем данного газа (или жидкости) от общего объема смеси, принятого за 1 или за 100% .

Состав смеси газов или жидкостей, выраженный в объемных долях, называется составом смеси по объему .

Например, состав смеси сухого воздуха :

  • По объему: W об ( N2) = 78,1% , W об (O2) = 20,9%
  • По массе: W (N2) = 75,5% , W ( O2) = 23,1%

Этот пример наглядно демонстрирует, что во избежание путаницы, корректно будет всегда указывать, по массе или по объему указано содержание компонента смеси, ведь эти цифры всегда отличаются: по массе в воздушной смеси кислорода получается 23,1 % , а по объему – всего 20,9%.

Растворы можно рассматривать как смеси из растворенного вещества и растворителя. Поэтому их химический состав, как и состав любой смеси, можно выражать в массовых долях компонентов:

W (раств. в-ва) = m (раств. в-ва) /m (р-ра) ,

где

m (р-ра) = m (раств. в-ва) + m (растворителя)

или

m (р-ра) = p (р-ра)· V (р-ра)

Состав раствора , выраженный через массовую долю растворенного вещества (в % ), называется процентной концентрацией этого раствора.

Состав растворов жидкостей в жидкостях (например, спирта в воде, ацетона в воде) удобнее выражать в объемных долях:

W об % (раств. ж) = V (раств.ж) · V (р-ра) ·100% ;

где

V (р-ра) = m (р-ра) /p (р-ра)

или приближенно

V (р-ра) ≈ V (H2O) + V (раств. ж)

Например, содержание спирта в винно-водочных изделиях указывают не в массовых, а в объемных долях (% ) и называют эту цифру крепостью напитка.

Состав растворов твердых веществ в жидкостях или газов в жидкостях в объемных долях не выражают.

Химическая формула, как отображение химического состава

Качественный и количественный состав вещества отображают с помощью химической формулы . К примеру, карбонат кальция имеет химическую формулу «CaCO 3 » . Из этой записи можно почерпнуть следующую информацию:

  • Количество молекул – 1 .
  • Количество вещества – 1 моль .
  • Качественный состав (какие химические элементы образуют вещество) – кальций, углерод, кислород.
  • Количественный состав вещества:
  1. Число атомов каждого элемента в одной молекуле вещества: молекула карбоната кальция состоит из 1 атома кальция , 1 атома углерода и 3 атомов кислорода .
  2. Число молей каждого элемента в 1 моле вещества: В 1 моль СаСО 3 (6,02 ·10 23 молекулах) содержится 1 моль (6,02 ·10 23 атомов) кальция , 1 моль (6,02 ·10 23 атомов) углерода и 3 моль (3·6,02·10 23 атомов) химического элемента кислорода )
  • Массовый состав вещества:
  1. Масса каждого элемента в 1 моле вещества: 1 моль карбоната кальция (100г) содержит химических элементов: 40г кальция , 12г углерода , 48г кислорода .
  2. Массовые доли химических элементов в веществе (состав вещества в процентах по массе):

W (Ca) = (n (Ca) ·Ar (Ca))/Mr (CaCO3) = (1·40)/100= 0,4 (40%)

W (C) = (n (Ca) ·Ar (Ca))/Mr (CaCO3) = (1·12)/100= 0,12 (12%)

W (О) = (n (Ca) ·Ar (Ca))/Mr (CaCO3) = (3·16)/100= 0,48 (48%)

  • Для вещества с ионной структурой (соли, кислоты, основания) – формула вещества дает информацию о числе ионов каждого вида в молекуле, их количестве и массе ионов в 1 моль вещества :
  1. Молекула СаСО 3 состоит из иона Са 2+ и иона СО 3 2-
  2. 1 моль (6,02·10 23 молекул) СаСО 3 содержит 1 моль ионов Са 2+ и 1 моль ионов СО 3 2- ;
  3. 1 моль (100г) карбоната кальция содержит 40г ионов Са 2+ и 60г ионов СО 3 2- ;

Список литературы:

Пусть в школе мы и относимся к химии как к одному из наиболее сложных и поэтому «нелюбимых» предметов, но спорить с тем, что химия важна и значима, не стоит, ибо спор обречен на неуспех. Химия, как и физика, окружает нас: это молекулы , атомы , их которых состоят вещества , металлы, неметаллы , соединения и др. Поэтому химия – одна из важнейших и обширных областей естествознания.

Химия – это наука о веществах, их свойствах и превращениях.

Предметом химии являются формы существования объектов материального мира. В зависимости от того, какие объекты (вещества) химия изучает, химию принято делить на неорганическую и органическую . Примерами неорганических веществ являются кислород, вода, кремнезём, аммиак и сода, примерами веществ органических – метан, ацетилен, этанол, уксусная кислота и сахароза.

Все вещества, как здания, построены из кирпичиков-частиц и характеризуются определенной совокупностью химических свойств – способностью веществ принимать участие в химических реакциях.

Химические реакции – это процессы образования сложных по составу веществ из более простых, переход одних сложных веществ в другие, разложение сложных веществ на несколько более простых по составу веществ. Иными словами, химические реакции – это превращения одних веществ в другие.

В настоящее время известно много миллионов веществ , к ним постоянно добавляются новые вещества – как открытые в природе, так и синтезированные человеком, т.е. полученные искусственным путем. Число химических реакций не ограничено , т.е. безмерно велико.

Вспомним основные понятия химии – вещество, химические реакции и др.

Центральным понятием химии является понятие вещество . Каждое вещество обладает уникальным набором признаков – физических свойств, определяющих индивидуальность каждого конкретного вещества, например, плотность, цвет, вязкость, летучесть, температуру плавления и кипения.

Все вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях – твердом (лед), жидком (вода) и газообразном (пар), зависящих от внешних физических условий. Как видим, вода H 2 O представлена во всех заявленных состояниях.

Химические свойства вещества от агрегатного состояния не зависят, а вот физические свойства, напротив, зависят. Так, в любом агрегатном состоянии сера S при сгорании образует сернистый газ SO 2 , т.е. проявляет одно и то же химическое свойство, но свойства физические серы весьма различны в разных агрегатных состояниях: например, плотность жидкой серы равна 1,8 г/см 3 , твердой серы 2,1 г/см 3 и газообразной серы 0,004 г/см 3 .

Химические свойства веществ выявляются и характеризуются химическими реакциями. Реакции могут протекать как в смесях различных веществ, так и внутри одного вещества. При протекании химических реакция всегда образуются новые вещества.

Химические реакции изображаются в общем виде уравнением реакции: Реагенты → Продукты , где реагенты – это исходные вещества, взятые для проведения реакции, а продукты – это новые вещества, которые образовались в результате проведения реакции.

Всегда химические реакции сопровождаются физическими эффектами – это может быть поглощение или выделение теплоты, изменения агрегатного состояния и окраски веществ ; о протекании реакций часто судят по наличию этих эффектов. Так, разложение зеленого минерала малахит сопровождается поглощением теплоты (именно поэтому реакция идет при нагревании), а в результате разложения образуется твердый черный оксид меди (II) и бесцветные вещества – углекислый газ CO 2 и жидкая вода H 2 O.

Химические реакции необходимо отличать от физических процессов , которые изменяют лишь внешнюю форму или агрегатное состояние вещества (но не его состав); наиболее распространены такие физические процессы, как дробление, прессование, совместное сплавление, смешивание, растворение, фильтрирование осадка, перегонка.

С помощью химических реакций можно получать практически важные вещества, которые в природе находятся в ограниченных количествах (азотные удобрения ) или вообще не встречаются (синтетические лекарственные препараты, химические волокна, пластмассы ). Иными словами, химия позволяет синтезировать необходимые для жизнедеятельности человека вещества . Но химическое производство приносит и много вреда окружающему миру – в виде загрязнений, вредных выбросов, отравления флоры и фауны , поэтому использование химии должно быть рациональным, бережным и целесообразным.

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Свойства и характеристики любого вещества определяются его химическим составом. В современных лабораториях проводятся химические экспертизы, позволяющие определить качественный и количественный состав практически любого объекта, например, почвы или пищевого продукта.

Химическая связь, строение и свойства вещества

Взаимодействия, результатом которых становится объединение химических частиц в вещества, принято делить на химические и межмолекулярные связи. Первая группа, в свою очередь, подразделяется на ионную, ковалентную и металлическую связи.

Ионная связь представляет собой связь разноименно заряженных ионов. Такая связь возникает за счет электростатического притяжения. Для того чтобы ионная связь образовалась, ионы должны быть разного размера. Это обусловлено тем, что ионы определенного размера склонны отдавать электроны, а другие - принимать их.

Ковалентная связь возникает за счет образования общей пары электронов. Для ее возникновения необходимо, чтобы радиус атомов был одинаковым или схожим.

Металлическая связь возникает за счет обобществления валентных электронов. Она образуется в случае, если размер атомов большой. Такие атомы обычно отдают электроны.

По типу строения все вещества можно разделить на молекулярные и немолекулярные. Большинство органических веществ относится к первому типу. По типу химической связи различают вещества с ковалентными, ионными и металлическими связями.

Основные положения теории химического строения органических веществ

Теория Бутлерова - научный фундамент всей органической химии. Опираясь на ее основные положения, Бутлеров дал объяснение изомерии, что впоследствии помогло ему открыть несколько изомеров.

Согласно теории химического строения органических веществ, соединение атомов в молекулах строго упорядочено. Оно происходит в определенной последовательности (в зависимости от валентности атомов). Последовательность межатомных связей принято называть химическим строением молекулы.

Другим важным положением этой теории является возможность использования различных химических методов для определения строения вещества.

Группы атомов в молекуле взаимосвязаны и оказывают воздействие друг на друга. Основные свойства вещества, согласно данной теории, определяются его химическим строением.

Химическое строение органических веществ

Как известно, в составе органических веществ всегда присутствует углерод. Этим органические вещества отличаются от неорганических. Органические вещества используются в быту, они служат сырьевой базой для производства продуктов питания и различных продовольственных товаров.

Ученым удалось синтезировать множество видов органических веществ, которых нет в природе (различные виды пластмасс, каучук и другие). Органические вещества отличаются от неорганических своим химическим строением. Атомы углерода образуют различные цепи и кольца. Этим объясняется огромное разнообразие органических веществ в природе.

Атомные связи в таких веществах имеют ярко выраженный ковалентный характер. При нагревании органические вещества полностью разлагаются. Это объясняется небольшой прочностью межатомных связей.

Среди органических соединений широко распространено такое явление, как изомерия.

Исследование химического вещества

Исследование химических веществ, как правило, проводится в специальных лабораториях и экспертных центрах. Это позволяет определить точный количественный и качественный состав исследуемого материала.

Если химический состав вещества полностью неизвестен, сотрудники лаборатории применяют целый комплекс аналитических методов. Специалисты выявляют точное содержание в образцах вещества тех или иных химических элементов.

Проведение исследования химического состава вещества происходит поэтапно:

  • сначала специалисты определяют цели своей работы;
  • затем, проводят классификацию образцов вещества;
  • далее, идет количественный и качественный анализ.

Часто в лабораторных условиях различные вещества проверяются на содержание токсичных элементов и промышленных материалов.

Химические реакции

Химические реакции - это превращения одних веществ (исходных реагентов) в другие. При этом происходит перераспределение электронов. В отличие от ядерных реакций, химические реакции не влияют на общее количество ядер атомов и не изменяют изотопный состав химических элементов.

Условия протекания химических реакций могут быть различными. Они могут проходить при физическом контакте реагентов, их смешивании, нагревании, а также при воздействии света, электрического тока, ионизирующего излучения. Часто химические реакции протекают под влиянием катализаторов.

Скорость химической реакции зависит от концентрации активных частиц во взаимодействующих веществах и от разницы между энергией связи, которая разрывается, и той энергией, которая образуется.

В результате химических процессов образуются новые вещества, свойства которых отличны от свойств исходных реагентов. Однако во время химических реакций не происходит образования атомов новых элементов.

Российский регистр химических и биологических веществ

Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ занимается проведением независимых экспертиз различной продукции с целью установить ее соответствие санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям.

Это учреждение проводит маркировку химических веществ в соответствии с общепризнанной классификацией. Задачей регистра является информационное обеспечение в сфере химической безопасности, а также содействие интеграции нашей страны в мировое экономическое сообщество.

Российский регистр ежегодно публикует списки химических веществ, представляющие угрозу для жизни людей, данные об их транспортировке, утилизации, токсичности и других параметрах.

В открытом доступе можно найти списки химических веществ, прошедших государственную регистрацию, базу данных опасных веществ.

Федеральный регистр является главным информационным ресурсом, который обеспечивает реализацию многих международных договоров, которые заключила наша страна в отношении опасных химических веществ и пестицидов.

Производители и поставщики химических веществ для промышленных предприятий

Химические вещества для различных отраслей производства изготавливаются на крупных комбинатах и заводах. Лидером среди производителей подобной продукции является компания "РУСХИМТЕХ". Она специализируется на разработке инноваций в области органической химии.

Другим предприятием, которое специализируется на производстве химических веществ, является компания «Сарсилика». Предприятие производит диоксид кремния для заводов.

Среди крупных поставщиков химического сырья можно отметить фирму “БИО-ХИМ”. Компания занимается поставками различных химических веществ на отечественные заводы и фабрики.

Производство, получение химических веществ и химических продуктов

Производство химических веществ дает возможность получать синтетические материалы, способные заменить природные. В свое время такая необходимость была продиктована нехваткой природных материалов или их стоимостью, поэтому человечеству пришлось изобрести синтетические заменители.

С помощью химических реакций можно значительно быстрее получить некоторые природные вещества, которые естественным путем образовываются очень долго. Кроме экономии природного сырья, химическое производство позволяет улучшить физико-механические характеристики и химические свойства полученных материалов.

Для получения многих химических веществ используются такие химические реакции, как катализ, гидролиз, электролиз, химический распад и другие.

Химические свойства используются:

  • в металлургии;
  • в производстве полиэтиленов, пластмасс;
  • для получения азотных и фосфорных удобрений, лекарственных препаратов и других полезных материалов практически в любой области производства и сфере деятельности человека.

Оборудование для получения химических веществ

Учитывая многопрофильность химического производства, оборудование для разных видов продукции значительно отличается. Но в общем случае на производстве задействованы нагревательные элементы, специальные, устойчивые к высоким температурам и агрессивным средам емкости, смесители. Любая переработка происходит на принципах химических реакций (например, обработка химических волокон, нанесение защитных слоев на стекло или металл).

Использование химических веществ

Химические вещества применяются очень широко в связи с тем, что синтетические заменители сейчас существуют практически во всех областях промышленности.

Химические вещества:

  • являются сырьем для производства пищевых продуктов;
  • служат основой для создания сельскохозяйственных удобрений;
  • используются в лакокрасочном производстве, в металлообработке;
  • необходимы для стеклопроизводства.

Химические вещества в промышленности

В промышленности используются два типа химических веществ: органические и неорганические.

К первым относятся производные природной нефти и газа, ко вторым:

  • слабые и сильные кислоты;
  • щелочи;
  • цианиды;
  • сернистые соединения;
  • тяжелые жидкости (типа бромоформа).

Производители и поставщики химических веществ для производств

Наиболее крупными представителями производства и поставок сырья для химического производства в России являются компании:

  • «Сибур Холдинг» (Москва) - нефтехимический холдинг;
  • «Салаватнефтеоргсинтез» (Салават, Башкортостан) - комбинат, имеющий в свое составе химический, нефтехимический, нефтеперерабатывающий заводы, завод нефтехимических производств, заводы "Синтез", "Мономер", завод минеральных удобрений;
  • «Нижнекамскнефтехим» (Нижнекамск, Татарстан) - нефтехимическая компания;
  • «Еврохим» (Москва) - удобрения, кормовые фосфаты, минеральное сырье и промышленные продукты;
  • «Уралкалий» (Березники, Пермский край) - мировой лидер по производству калия.,
  • «Акрон» (Великий Новгород) - минеральные удобрения.

Химические вещества в продуктах питания

В химических продуктах часть химических добавок является непреднамеренными. Это остаточные явления после удобрения полей, на которых выращивались овощи или фрукты, остатки препаратов, которыми лечили животных, вещества, выделяемые из пластиковых упаковочных материалов.

К преднамеренным химикатам в продуктах относят консерванты неприродного происхождения для более длительного хранения продуктов.

Техника безопасности при работе с химическими веществами

К опасным химическим веществам относятся такие, которые при непосредственном контакте наносят вред здоровью человека, провоцирую производственные травмы и заболевания. Последние могут проявляться как сразу после воздействия, так и позже, влиять на продолжительность жизни человека и его детей.

При работе с ядовитыми газами, ядовитыми, токсичными, радиоактивными, легковоспламеняющимися веществами, в условиях повышенного уровня пыли руководство обязано обеспечить условия по минимизации вредного воздействия. Сотрудники подобных предприятий имеют льготы по продолжительности рабочего дня, прибавку к отпуску и зарплате, раньше выходят на пенсию. Кроме того, они обязаны регулярно проходить профильное медицинское обследование, а непосредственно на рабочем месте строго соблюдать осторожность и правила техники безопасности.

Промышленные аварии с выбросом опасных химических веществ

Аварии на химических производствах обычно сопровождаются разливом или выбросом опасных химических веществ. Это приводит к гибели или химическому заражению людей, продовольствия, пищевого сырья и кормов, сельскохозяйственных животных и растений или к загрязнению окружающей природной среды.

Виды аварий с выбросом химически опасных веществ:

  • аварии с выбросом (угрозой выброса) химически опасных веществ (ХОВ) при их производстве, переработке или хранении (захоронении);
  • аварии на транспорте с выбросом (угрозой выброса) ХОВ;
  • образование и распространение ХОВ в процессе химических реакций;
  • аварии с химическими боеприпасами.

Основным показателем степени опасности химически опасных объектов считают численность населения, проживающего в зоне возможного химического заражения в случае аварии. Подобные аварии могут происходить непосредственно на заводах по переработке или производству ХОВ, на нефтеперерабатывающих предприятиях, при их транспортировке, на складах хранения ХОВ.

Современные предприятия химической области постоянно внедряют новые технологии производств, направленные на минимизацию возможности возникновения аварий с выбросом опасных химических веществ.

 

 
Это интересно: