介绍
现代的化学样成份单一物质的性质包含固定比例的两个或两个以上的元素是采用在19世纪初。当时已知的化合物数量快速增长作为化学家学会独立和分析物质在自然界中发现。组织关于这些化合物和简化了事实,他们从生活即植物和动物分类结果有机和无机所有其他人。这似乎尤其逻辑,只要没有人知道如何任何化合物的类转换成任何其他化合物。许多科学家认为,有机化合物的形成需要一些不明身份的重要力量的作用,可以产生只有生物。
1828年,德国化学家弗里德里希·维勒的有机化合物尿素加热的无机化合物氰酸铵。他从而证明没有生机是必要的,但这个想法继续影响一些化学家多年的思考。这个概念被遗弃的时候,分工的化合物为有机和无机已经成为永久性的。所有的有机化合物含有碳,但是很少有无机的,所以有机化合物的定义改为符合这个事实:任何化合物的碳是一种有机化合物除一氧化碳,二氧化碳,碳酸盐,氰化物,氰酸酯,硫氰酸酯和某些碳化物。(见也化学;有机化学)。
一旦决定,无机化合物的定义可以定义为无机化学研究这些化合物和元素的形成。这是一个寻找答案三种不同的questions-descriptive,理论和技术。
描述性的。一种物质的描述对其物理和化学性质提供信息。重要的物理性质包括物质存在的形式在普通条件下(室温和大气压力)和形式的变化,如果条件发生改变。一种物质的化学性质包括能力进行转换到一个或多个其他物质,本身或者由于一些改变在物理条件或与另一种物质的反应。
理论上的。无机化学理论的目标是发现的一般法律原则占物质的性质和反应,会导致有用的预测新化合物或化学过程。最有用的概括是周期律,由俄国化学家在1869年提出门捷列夫。
技术。无机化学技术的应用理论和经验的工业生产实际的化合物。这是经济学和工程密切相关。
无机化合物
超过100个化学元素是已知的,所有的原子,但两个化合物(氦和氖)形式结合其他元素的原子。有两种主要的力量,或化学键,持有原子在化合物:共价和电价的。
共价键。
共价键形式当两个原子吸引相同的两个电子,这是共享的。两个原子共价键只影响,但大多数原子可以形成多个共价键。的复合氟化氢分子由一个氢原子和一个氟原子是由共价键结合在一起。原子氧或硫,然而,在他们的许多形成两个共价键化合物。原子氮或磷形式3或5。两个原子可以共享两个或三个对电子,形成共价键两倍或三倍。
电价的债券。
之间形成共价键不是原子吸引电子的有很大的不同。在这些情况下,原子的强吸引力完全移除一个或多个电子从另一个。原子得到电子成为与负的电荷,粒子和原子失去电子成为带正电。被称为离子的带电粒子和电子之间的吸引力相对带电粒子的力称为离子键。这个键不同于共价键因为正离子吸引每一个负离子在它的附近。反过来也一样。而形成分子中的每个键只影响两个附近的原子,离子电荷相反的紧密合作,形成安排的各种周围是另一种的可能最大。正负离子的任意组合,可能受限于他们的相对大小和指控。
例如,复合氯化钠(食盐)由积极的钠离子和消极的氯离子。他们的指控是相等的,但相反的,所以有相同数量的两种。大小几乎是相同的,和他们一起包,以便每个离子周围是6的另一种。复合氯化铯也有相同数量的两种离子,但铯离子远远大于氯离子。当他们一起包,每个离子是另一种的周围八个。
协调数字。
离子包含多个原子被称为多元离子。在许多这样的离子和许多中性molecules-one原子共价连着几人围绕它。这些周围原子的数量通常被称为中心原子的配位数。同一术语应用于离子挤在一起。例如,在氯化钠协调钠离子和氯离子的数量都是6。
做一个复合
在制作一个新的化合物,化学家第一选择物质可能将以期望的方式和决定进行反应的过程。在大多数情况下,一个或多个从材料将固体,和这些材料之间的反应通常很慢,因为只有表面的原子可以走近另一个原子的化合物。最方便的方式来加速化学反应是所有起始化合物溶解在液体溶剂。水长时间唯一的溶剂用于此目的。它溶解大量的无机化合物,它是便宜的,而不是有毒。
水并不总是令人满意,但是,由于许多化合物不溶解。在其他情况下,它与起始材料或反应所需的产品。因此,化学家们研究了使用其他物质作为溶剂和已经发现了几合适。氨、二氧化硫,气体在常温常压下,可以液化没有很大的困难。他们不像水一样便宜,他们是有毒的,但是他们可以安全地处理和重新被利用。他们解散许多化合物,不溶于水。化学家们发现许多化合物,有机以及无机,可由反应发生在这些溶剂,但不低于其他条件。
重要的无机化合物
一些无机化合物,广泛应用于化工行业和其他活动已经在商业上被称为“重”的化学物质。他们得到这个名字,因为这样的大量生产。
硫酸
带来沉重的化学物质的列表。每年数百万吨的这种化合物和用于制造化肥、洗涤剂、染料、纤维、和石油产品。
现在的主要方法用于生产硫酸称为接触过程。硫是第一次烧,它与空气中的氧结合形成的混合气体二氧化硫和不变的空气。这种混合物被带进接触固体物质作为催化剂,加速二氧化硫与额外的氧气的反应形成三氧化硫。气体与催化剂接触,不受影响的反应,发生在最关键的一步,给整个过程它的名字。最后形成硫酸用水通过结合三氧化硫。用化学符号表示,整个过程是这样的:
许多金属矿石的硫化合物。转换这些矿石的纯金属、硫必须被删除。这一步通常是由加热矿石在空气的存在。矿石中的硫与空气中的氧结合形成二氧化硫。在现代矿石炼油厂,二氧化硫不能排解,因为它是一个危险的污染物。相反,它是收集并用于生产硫酸的接触过程。
氯化钠
是一个整体的基础无机重金属的家庭。氯化钠的主要来源是矿物称为岩盐,或岩盐,这是发现在大型存款在美国东北部和其他地方。
一些工业过程用于转换氯化钠为氢氧化钠(也称为烧碱),碳酸钠(纯碱)、氯化钙、氯、钠、硫酸钠、硫酸氢钠、盐酸、氰化钠、次氯酸钠。在氯化钠氢不存在,但收集的大量生产和氢氧化钠和氯时通过直接电流通过盐水,氯化钠溶液在水里。这个过程是最重要的电化学工业应用。
如果氯化钠melted-by加热到1475°F (800°C)而不是溶解在水中,电流会导致氯形成在一个电极和金属钠在其他形式(见电化学)。
氮的化合物。
氨和硝酸也沉重的化学物质。他们是由氮气,可以获得氧气的方法分离和在场的其他气体氮在大气中。氨氮与氢结合时,就会产生,但这种反应可以迅速发生只有的混合气体的压力提高到1000倍的氛围,温度提高到约1290°F (700°C),和一个催化剂(铁)。
需要解决的理论和技术问题之前,这个过程可以进行工业规模是如此困难,诺贝尔奖被授予两个德国化学家进行研究和开发。现在大多数的氨生产使用,单独或与其他化合物混合,作为肥料(见肥料)。大量的氨气也在化学工业中使用。
氨的主要工业用途之一是硝酸的生产。这个过程,就像用于制造硫酸的接触过程,由几种不同的反应。氨不容易在空气中燃烧,但它会与空气中的氧气结合的混合空气和氨通过炽热的屏幕用铂丝做的。铂催化剂。反应的产物是另一种气体叫一氧化氮。一氧化氮与额外的空气中的氧气结合形成二氧化氮。硝酸最后二氧化氮与水反应时形成。在这一步中更多的一氧化氮也形式,但它正迅速转换回二氧化氮,因为空气。几乎所有的硝酸生产用于制造其他化工产品。它与氨结合形成硝酸铵,用作炸药和肥料。
与有机化合物硝酸甘油的反应形式三硝酸甘油酯(通常称为硝化甘油)。以甲苯、硝酸三硝基甲苯(TNT)形式。这些化合物都是强大的炸药。
