فیزیک چه تفاوتی با شیمی دارد؟ فیزیک و شیمی - این علوم چگونه تفاوت دارند؟ تاریخچه شیمی فیزیک[

... در مورد موضوع کلی واژه های فیزیک و شیمی چت کنیم.

تعجب آور نیست که هر دو کلمه مربوط به بدنسازی است؟ "فیزیک" به معنای ماهیچه ها، "شیمی" است - خوب، نیازی به توضیح آن نیست.

به طور کلی، علم شیمی در اصل همان فیزیک است: در مورد پدیده هایی است که در طبیعت رخ می دهند. زمانی که گالیله توپ هایی را از برج پیزا پرتاب کرد و نیوتن قوانین خود را ایجاد کرد، ما در مورد مقیاسی متناسب با انسان صحبت می کردیم - این فیزیک بود و هست. فیزیک متعارف با اجسامی که از مواد ساخته شده اند سر و کار دارد. شیمی (کیمیا) درگیر تبدیل مواد به یکدیگر بوده و هست - این سطح مولکولی است. معلوم می شود که تفاوت بین فیزیک و شیمی در مقیاس اجسام است؟ مهم نیست! فیزیک کوانتومی به این می پردازد که اتم ها از چه چیزی ساخته شده اند - این سطح زیر مولکولی است. فیزیک کوانتومی با اجسام درون اتم سروکار دارد که به انرژی اتمی قدرت می دهد و سوالات فلسفی را مطرح می کند. معلوم می شود که شیمی نوار باریکی در مقیاس مقیاس های فیزیکی است، اگرچه به وضوح با سطح ساختار اتمی-مولکولی یک ماده مشخص می شود.

من فکر می کنم که بی نهایت بد (خطی)* برای دنیای اطراف صدق نمی کند. همه چیز حلقه یا بسته به یک کره است. جهان کروی است. اگر بیشتر در ساختار ذرات بنیادی (کوارک ها و بوزون های هیگز) حفاری کنیم، دیر یا زود ذرات یافت شده در حداکثر مقیاس به هم نزدیک می شوند - با کیهان، یعنی دیر یا زود ما جهان خود را از یک پرنده خواهیم دید. دید چشم از طریق میکروسکوپ

حال بیایید ببینیم که آیا محدوده های ترازو برای بدنسازی اعمال می شود یا خیر. اینطور به نظر می رسد. "فیزیک" (آموزش با آهن و شبیه سازها) با اجسام و ماهیچه های آهنی به عنوان اجسام جامد سروکار دارد: مقیاسی متناسب با یک فرد. "شیمی" (مانند استروئیدها) به طور طبیعی در سطح مولکولی است. باقی مانده است که بفهمیم "فیزیک کوانتومی" در بدنسازی چیست؟ ظاهراً این انگیزه، تمرکز، اراده و غیره است - یعنی روان. و روان نه بر اساس مولکولی، بلکه بر اساس میدان ها و حالات الکتریکی خاصی است - مقیاس آنها زیر اتمی است. بنابراین بدنسازی به مقیاس کامل رسیده است ...

خواندن مقاله Ph.D. النا گوروخوفسایا(«Novaya Gazeta»، شماره 55، 24/05/2013، ص 12 یا در وب سایت «Postnauka») در مورد مبانی بیوسمیوتیک:

زندگی کردن چیست؟ (...) «حوضه آبخیز» اصلی بین رویکردهای تقلیل گرای ** و ضد تقلیل گرایانه است. تقلیل گرایان استدلال می کنند که زندگی در تمام ویژگی های آن را می توان با استفاده از فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی توضیح داد. رویکردهای ضد تقلیل گرایی استدلال می کنند که همه چیز را نمی توان به فیزیک و شیمی تقلیل داد. دشوارترین چیز درک یکپارچگی و ساختار هدفمند یک موجود زنده است، جایی که همه چیز به هم مرتبط است و همه چیز در جهت حمایت از فعالیت حیاتی، تولید مثل و توسعه آن است. در جریان رشد فردی و در واقع هر لحظه در بدن چیزی تغییر می کند در حالی که سیر طبیعی این تغییرات تضمین می شود. اغلب گفته می شود که موجودات زنده را باید فرآیند نامید تا اشیا.

...در قرن بیستم، سایبرنتیک برای درک ویژگی های موجودات زنده اهمیت یافت، زیرا مفهوم هدف را در زیست شناسی بازسازی کرد. علاوه بر این، سایبرنتیک ایده موجودات زنده را به عنوان سیستم های اطلاعاتی بسیار محبوب کرده است. بنابراین، مفاهیم بشردوستانه که مستقیماً با سازمان مادی مرتبط نبودند، عملاً وارد علم موجودات زنده شدند.

در دهه 1960، جهت جدیدی در درک ویژگی های موجودات زنده و در مطالعه سیستم های بیولوژیکی پدید آمد - بیوسمیوتیک، که زندگی و موجودات زنده را به عنوان فرآیندها و روابط نشانه ای در نظر می گیرد. می توان گفت که موجودات زنده نه در دنیای اشیا، بلکه در دنیای معانی زندگی می کنند.

... ژنتیک مولکولی تا حد زیادی به دلیل گنجاندن مفاهیمی مانند «اطلاعات ژنتیکی» و «کد ژنتیکی» در طرح مفهومی آن شکل گرفت. مارتیناس ایچاس، زیست شناس معروف، در مورد کشف کد ژنتیکی می نویسد: «سخت ترین چیز در مورد «مشکل کد» درک وجود کد بود. یک قرن طول کشید."

اگرچه بیوسنتز پروتئین در سلول از طریق انواع واکنش های شیمیایی رخ می دهد، هیچ ارتباط شیمیایی مستقیمی بین ساختار پروتئین ها و ساختار اسیدهای نوکلئیک وجود ندارد. این ارتباط در ذات خود شیمیایی نیست، بلکه ماهیت اطلاعاتی و نشانه‌شناختی دارد. توالی های نوکلئوتیدی در اسیدهای نوکلئیک DNA و RNA اطلاعاتی در مورد ساختار پروتئین ها (در مورد توالی اسیدهای آمینه موجود در آنها) فقط به این دلیل ارائه می دهند که یک "خواننده" (معروف به "نویسنده") در سلول وجود دارد - در این مورد، یک پروتئین پیچیده. سیستم بیوسنتز که صاحب "زبان ژنتیکی" است. (...) بنابراین، حتی در بنیادی ترین سطح، زنده تبدیل به ارتباط، متن و «گفتار» می شود. در هر سلول و در کل بدن، خواندن، نوشتن، بازنویسی، ایجاد متون جدید و "مکالمه" دائمی به زبان رمز ژنتیکی درشت مولکول ها و برهم کنش آنها به طور مداوم رخ می دهد.

* * *

بیایید چند کلمه را در عبارات پاراگراف اول و آخر جایگزین کنیم:

رتروگرادها استدلال می کنند که بدنسازی در تمام ویژگی های آن را می توان به تمرینات بدنی و تأثیرات شیمیایی تقلیل داد. رویکرد مترقی استدلال می کند که همه چیز را نمی توان به «فیزیک» و «شیمی» تقلیل داد. اگرچه رشد توده عضلانی از طریق انواع تمرینات بدنی و تأثیرات شیمیایی (حداقل مواد غذایی) انجام می شود، هیچ ارتباط مستقیمی بین رشد عضلانی و میزان تمرین و میزان "شیمی" وجود ندارد. این ارتباط در ذات خود فیزیکی یا شیمیایی نیست، بلکه ماهیت اطلاعاتی و نشانه ای دارد. بنابراین حتی در اساسی ترین سطح بدنسازی تبدیل به ارتباط، متن و "گفتار" می شود(البته در مورد پچ پچ های مبتذل بین رویکردها صحبت نمی کنیم). بنابراین می توانیم بگوییم بدنسازان را نه اشیا، بلکه فرآیندهای اطلاعاتی باید نامید.

چه کسی استدلال می کند که شما نمی توانید یک عضله را احمقانه پمپ کنید. شما نیاز به یک تمرین با ساختار و اجرا دارید، به تغذیه مناسب نیاز دارید، یعنی اطلاعات لازم است. و اگر احمقانه خودمان را با شیمی پر کنیم، نتیجه مبهم خواهیم داشت، اگر اصلاً به آن برسیم. شما به یک دوره به درستی ساخته و اجرا شده نیاز دارید، یعنی باز هم اطلاعات مورد نیاز است. دشوارترین چیز در مورد مشکل چنین اطلاعاتی این است که بفهمیم واقعاً وجود دارد.و با درک این موضوع، باید یاد بگیریم که آن را از آن اقیانوس شبه اطلاعاتی گل آلود جدا کنیم که در امواج سنگین به ساحل مغز ما می چرخد ​​و گهگاه پوسته های مروارید را از اعماقش بیرون می اندازد.

درست است، برای باز کردن پوسته ها به یک چاقوی صدف نیاز دارید ...

------------
* بی نهایت بد- درک متافیزیکی از بی نهایت جهان، که فرض یکنواخت، تکرار بی پایان متناوب از همان ویژگی های خاص، فرآیندها و قوانین حرکت در هر مقیاس از مکان و زمان، بدون هیچ محدودیتی را فرض می کند. در رابطه با ساختار ماده، به معنای تقسیم پذیری نامحدود ماده است که در آن هر ذره کوچکتر دارای خواص یکسانی است و تابع قوانین حرکتی خاص مانند اجسام ماکروسکوپی است. این اصطلاح توسط هگل معرفی شد که با این حال، بی نهایت واقعی را ویژگی روح مطلق می دانست، اما نه ماده.
** رویکرد تقلیل گرایانه– از لاتین reductio – بازگشت، بازسازی؛ در این صورت، پدیده های زندگی را به چیز دیگری تقلیل می دهد.

شیمی فیزیک

"مقدمه ای بر شیمی فیزیک واقعی". نسخه خطی M. V. Lomonosov. 1752

شیمی فیزیک(اغلب در ادبیات به اختصار به عنوان شیمی فیزیک) - شاخه ای از شیمی، علم قوانین کلی ساختار، ساختار و تبدیل مواد شیمیایی. پدیده های شیمیایی را با استفاده از روش های نظری و تجربی فیزیک بررسی می کند.

· 1 تاریخچه شیمی فیزیک

· 2 موضوع مطالعه شیمی فیزیک

· 3تفاوت بین شیمی فیزیک و فیزیک شیمیایی

· 4 بخش شیمی فیزیک

o 4.1 شیمی کلوئیدی

o 4.2 شیمی کریستال

o 4.3 رادیوشیمی

o 4.4 ترموشیمی

o 4.5 دکترین ساختار اتم

o 4.6 دکترین خوردگی فلزات

o 4.7 دکترین راه حل ها

o 4.8 سینتیک شیمیایی

o 4.9 فتوشیمی

o 4.10 ترمودینامیک شیمیایی

o 4.11 تجزیه و تحلیل فیزیکوشیمیایی

o 4.12 نظریه واکنش پذیری ترکیبات شیمیایی

o 4.13 شیمی انرژی بالا

o 4.14 شیمی لیزر

o 4.15 شیمی تابش

o 4.16 شیمی هسته ای

o 4.17 الکتروشیمی

o 4.18 شیمی صدا

o 4.19 شیمی ساختار

· 5 پتانسیومتری

تاریخچه شیمی فیزیک[

شیمی فیزیک در اواسط قرن 18 آغاز شد. اصطلاح "شیمی فیزیک" در درک مدرن از روش شناسی علم و مسائل نظریه دانش متعلق به M. وی. او در مقدمه این سخنرانی‌ها این تعریف را ارائه می‌کند: «شیمی فیزیک علمی است که بر اساس اصول فیزیکی و آزمایش‌ها، باید دلیل آن‌چه را که از طریق عملیات شیمیایی در اجسام پیچیده رخ می‌دهد، توضیح دهد.» دانشمند، در آثار نظریه جسمی- جنبشی گرما، به موضوعاتی می پردازد که کاملاً با وظایف و روش های فوق مطابقت دارد. این دقیقاً ماهیت اقدامات تجربی است که در خدمت تأیید فرضیه‌ها و مفاد فردی این مفهوم است. M.V. Lomonosov از چنین اصولی در بسیاری از زمینه های تحقیقاتی خود پیروی کرد: در توسعه و اجرای عملی "علم شیشه" که او در آزمایش های مختلف اختصاص داده شده به تأیید قانون بقای ماده و نیرو (حرکت) ایجاد کرد. - در کارها و آزمایش های مربوط به مطالعه راه حل ها - او برنامه گسترده ای برای تحقیق در مورد این پدیده فیزیکی و شیمیایی ایجاد کرد که تا به امروز در حال توسعه است.

این امر با وقفه ای بیش از یک قرن دنبال شد و D.I Mendeleev یکی از اولین افرادی بود که در اواخر دهه 1850 تحقیقات فیزیکی و شیمیایی را آغاز کرد.

دوره بعدی شیمی فیزیک توسط N. N. Beketov در دانشگاه خارکف در سال 1865 تدریس شد.

اولین بخش شیمی فیزیک در روسیه در سال 1914 در دانشکده فیزیک و ریاضیات دانشگاه سن پترزبورگ در پاییز افتتاح شد.

اولین مجله علمی در نظر گرفته شده برای انتشار مقالات در مورد شیمی فیزیک در سال 1887 توسط W. Ostwald و J. Van't Hoff تأسیس شد.

موضوع مطالعه شیمی فیزیک[

شیمی فیزیک پایه نظری اصلی شیمی مدرن است که از روش‌های نظری شاخه‌های مهم فیزیک مانند مکانیک کوانتومی، فیزیک آماری و ترمودینامیک، دینامیک غیرخطی، نظریه میدان و غیره استفاده می‌کند و شامل مطالعه ساختار ماده از جمله: ساختار مولکول ها، ترمودینامیک شیمیایی، سینتیک شیمیایی و کاتالیز. الکتروشیمی، فتوشیمی، شیمی فیزیکی پدیده های سطحی (از جمله جذب)، شیمی تابش، مطالعه خوردگی فلزات، شیمی فیزیکی ترکیبات با مولکولی بالا (به فیزیک پلیمر مراجعه کنید) و غیره نیز به عنوان بخش های جداگانه در شیمی فیزیک متمایز می شوند و گاهی اوقات به عنوان بخش های مستقل شیمی کلوئید، تجزیه و تحلیل فیزیکی-شیمیایی و شیمی کوانتومی در نظر گرفته می شوند. اکثر شاخه های شیمی فیزیک از نظر اشیاء و روش های تحقیق، ویژگی های روش شناختی و دستگاه مورد استفاده دارای مرزهای نسبتاً واضحی هستند.

تفاوت بین شیمی فیزیک و فیزیک شیمیایی

هر دوی این علوم در نقطه تلاقی بین شیمی و فیزیک قرار دارند. همیشه نمی توان مرز مشخصی بین این علوم ترسیم کرد. با این حال، با درجه ای از دقت معقول می توان این تفاوت را به صورت زیر تعریف کرد:

شیمی فیزیک در مجموع فرآیندهایی را در نظر می گیرد که با مشارکت همزمان رخ می دهند مجموعه هاذرات؛

· بررسی های فیزیک شیمیایی جدا کردنذرات و تعامل بین آنها، یعنی اتم ها و مولکول های خاص (بنابراین، مفهوم "گاز ایده آل" که به طور گسترده در شیمی فیزیک استفاده می شود، جایی در آن وجود ندارد).

I. ...و به طور کلی II. درباره علم III. درباره شیمی آیا شیمی بد است؟ آیا می توان بدون شتاب زندگی کرد؟ سینتیک شیمیایی و کاتالیز.

اندازه فونت: - +

فیزیک شیمی چه تفاوتی با شیمی فیزیک دارد؟

فیزیک شیمیساختار الکترونیکی مولکول ها و جامدات، طیف های مولکولی، اعمال اولیه واکنش های شیمیایی، فرآیندهای احتراق و انفجار، یعنی جنبه های فیزیکی پدیده های شیمیایی را مطالعه می کند. این اصطلاح توسط شیمیدان آلمانی A. Eiken در سال 1930 معرفی شد.

در دهه 1920 شکل گرفت. در ارتباط با توسعه مکانیک کوانتومی و استفاده از مفاهیم آن در شیمی. مرز بین فیزیک شیمیایی و شیمی فیزیک دلخواه است. مورد شیمی فیزیکبرعکس: یک نتیجه شیمیایی ناشی از تأثیر فیزیکی (مثلاً مرگ یک فرد در نتیجه ضربه زدن با آجر به سر او). یکی از دستاوردهای فیزیک شیمی را باید تئوری دانست واکنش های زنجیره ای شاخه ای.

بنیانگذار موسسه فیزیک شیمی آکادمی علوم روسیه N.N. سمیونوف تحقیقات عمیقی انجام داد واکنش های زنجیره ای. آنها یک سری مراحل خود آغازگر در یک واکنش شیمیایی هستند که پس از شروع، تا تکمیل آخرین مرحله ادامه می‌یابند. علیرغم اینکه شیمیدان آلمانی M. Bodenstein اولین بار در سال 1913 امکان چنین واکنش هایی را مطرح کرد، هیچ نظریه ای وجود نداشت که مراحل واکنش زنجیره ای را توضیح دهد و سرعت آن را نشان دهد. کلید واکنش زنجیره ای مرحله اولیه شکل گیری است رادیکال آزاد- اتم یا گروهی از اتم ها که دارای یک الکترون جفت نشده است و بنابراین از نظر شیمیایی بسیار فعال است. پس از تشکیل، با مولکول به گونه ای تعامل می کند که رادیکال آزاد جدیدی به عنوان یکی از محصولات واکنش تشکیل می شود. سپس رادیکال آزاد تازه تشکیل شده می تواند با مولکول دیگری واکنش نشان دهد، و واکنش ادامه می یابد تا زمانی که چیزی مانع از تشکیل رادیکال های آزاد مشابه شود، به عنوان مثال. تا مدار قطع شود

یک واکنش زنجیره ای مهم، واکنش زنجیره ای شاخه ای است که در سال 1923 توسط فیزیکدانان G.A. کشف شد. کرامرز و I.A. کریستینسن در این واکنش، رادیکال‌های آزاد نه تنها مکان‌های فعالی ایجاد می‌کنند، بلکه تکثیر می‌شوند و زنجیره‌های جدیدی ایجاد می‌کنند و واکنش را سرعت می‌بخشند. پیشرفت واقعی واکنش به تعدادی محدودیت خارجی مانند اندازه ظرفی که در آن رخ می دهد بستگی دارد. اگر تعداد رادیکال های آزاد به سرعت افزایش یابد، واکنش می تواند منجر به انفجار شود. در سال 1926 دو دانش آموز N.N. سمنوف اولین بار این پدیده را هنگام مطالعه اکسیداسیون بخار فسفر توسط بخار آب مشاهده کرد. این واکنش طبق قوانین سینتیک شیمیایی آن زمان آنطور که باید پیش نرفت. سمنوف دلیل این اختلاف را در این واقعیت می دانست که آنها با نتیجه یک واکنش زنجیره ای منشعب شده بودند. اما چنین توضیحی توسط M. Bodenstein که در آن زمان یک مرجع شناخته شده بود رد شد سینتیک شیمیایی. N.N به مطالعه فشرده این پدیده تا دو سال دیگر ادامه داد. سمنوف و S.N. هینشلوود که به طور مستقل تحقیقات خود را در انگلستان انجام داد و پس از این دوره مشخص شد که سمنوف درست می گفت.

N.N. سمنوف تک نگاری (واکنش های زنجیره ای. لنینگراد، ONTI.، 1934) را منتشر کرد که در آن ثابت کرد بسیاری از واکنش های شیمیایی، از جمله واکنش پلیمریزاسیون، با استفاده از مکانیسم واکنش زنجیره ای یا زنجیره ای شاخه ای انجام می شود. بعدها مشخص شد که واکنش شکافت هسته های اورانیوم 235 توسط نوترون ها نیز دارای ویژگی یک واکنش زنجیره ای شاخه ای است.

در سال 1956، سمنوف به همراه هینشلوود جایزه نوبل شیمی را برای تحقیقات در زمینه مکانیسم واکنش‌های شیمیایی دریافت کردند. سمنوف در سخنرانی نوبل خود اظهار داشت: "نظریه واکنش زنجیره ای امکان نزدیک شدن به حل مشکل اصلی شیمی نظری - ارتباط بین واکنش پذیری و ساختار ذرات وارد شده به واکنش را باز می کند. .. بدون این دانش به سختی می توان فناوری شیمیایی را تا حدی غنی کرد و یا حتی به موفقیتی قاطع در زیست شناسی دست یافت...»

مؤسسه فیزیک شیمی آکادمی علوم روسیه (مسکو) و مؤسسه مسائل فیزیک شیمی آکادمی علوم روسیه (چرنوگولووکا) فعالیت می کنند. یک مجله "فیزیک شیمی" وجود دارد. می توانید بخوانید: Buchachenko A.L. فیزیک شیمی مدرن: اهداف و مسیرهای پیشرفت // پیشرفت در شیمی. - 1987. - T. 56. - شماره 11.

تاریخچه شیمی فیزیک

M.V. لومونوسوف، که در 1752

N.N. بکتوف 1865

و نرنست.

M. S. Vrevsky.

مولکول ها، یون ها، رادیکال های آزاد.

اتم های عناصر می توانند سه نوع ذرات درگیر در فرآیندهای شیمیایی را تشکیل دهند - مولکول ها، یون ها و رادیکال های آزاد.

مولکولکوچکترین ذره خنثی یک ماده است که دارای خواص شیمیایی است و قادر به وجود مستقل است. مولکول های تک اتمی و چند اتمی (دیاتومیک، سه اتمی و غیره) وجود دارد. در شرایط عادی، گازهای نجیب از مولکول های تک اتمی تشکیل شده اند. برعکس، مولکول های ترکیبات مولکولی بالا حاوی هزاران اتم هستند.

یون- یک ذره باردار، که اتم یا گروهی از اتم های پیوند شیمیایی با الکترون های اضافی (آنیون ها) یا کمبود آنها (کاتیون ها) است. در یک ماده، یون های مثبت همیشه همراه با یون های منفی وجود دارند. از آنجایی که نیروهای الکترواستاتیکی که بین یون ها اعمال می شود زیاد است، ایجاد بیش از حد قابل توجهی از یون های مشابه در یک ماده غیرممکن است.

رادیکال آزادذره ای با ظرفیت های غیر اشباع، یعنی ذره ای با الکترون های جفت نشده نامیده می شود. چنین ذرات، به عنوان مثال، ·CH3 و ·NH2 هستند. در شرایط عادی، رادیکال های آزاد، به عنوان یک قاعده، نمی توانند برای مدت طولانی وجود داشته باشند، زیرا آنها بسیار واکنش پذیر هستند و به راحتی برای تشکیل ذرات بی اثر واکنش نشان می دهند. بنابراین، دو رادیکال متیل CH3 برای تشکیل یک مولکول C 2 H 6 (اتان) ترکیب می شوند. بسیاری از واکنش ها بدون مشارکت رادیکال های آزاد غیرممکن است. در دماهای بسیار بالا (به عنوان مثال، در جو خورشید)، تنها ذرات دو اتمی که می توانند وجود داشته باشند، رادیکال های آزاد هستند (CN، ·OH، ·CH و برخی دیگر). بسیاری از رادیکال های آزاد در شعله وجود دارند.

رادیکال های آزاد با ساختار پیچیده تر شناخته شده اند که نسبتاً پایدار هستند و می توانند در شرایط عادی وجود داشته باشند، به عنوان مثال، رادیکال تری فنیل متیل (C 6 H 5) 3 C (با کشف آن مطالعه رادیکال های آزاد آغاز شد). یکی از دلایل پایداری آن عوامل فضایی است - اندازه بزرگ گروه های فنیل، که از ترکیب رادیکال ها به یک مولکول هگزافنیل اتان جلوگیری می کند.

پیوند کووالانسی

هر پیوند شیمیایی در فرمول های ساختاری نشان داده شده است خط ظرفیت ، به عنوان مثال:

H-H (پیوند بین دو اتم هیدروژن)

H 3 N-H + (پیوند بین اتم نیتروژن مولکول آمونیاک و کاتیون هیدروژن)

(K +)-(I-) (پیوند بین کاتیون پتاسیم و یون یدید).

یک پیوند شیمیایی به دلیل تشکیل می شود جذب هسته اتم به یک جفت الکترون(نشان داده شده با نقطه ··)، که در فرمول های الکترونیکی ذرات پیچیده (مولکول ها، یون های پیچیده) نشان داده شده است. خط ظرفیت- بر خلاف خودشان، جفت های تک الکترونهر اتم، برای مثال:

:::F−F:::

(F 2)؛

H−Cl:::

(HCl)؛

.. H−N−H | اچ

(NH 3)

پیوند شیمیایی نامیده می شود کووالانسی، در صورتی که توسط به اشتراک گذاشتن یک جفت الکترونهر دو اتم

قطبیت مولکولی

مولکول هایی که توسط اتم های یک عنصر تشکیل می شوند به طور کلی خواهند بود غیر قطبی ، خود پیوندها چقدر غیرقطبی هستند. بنابراین، مولکول های H 2، F 2، N 2 غیر قطبی هستند.

مولکول هایی که توسط اتم های عناصر مختلف تشکیل می شوند می توانند باشند قطبی و غیر قطبی . بستگی دارد شکل هندسی.
اگر شکل متقارن باشد، مولکول غیر قطبی(BF 3، CH 4، CO 2، SO 3)، اگر نامتقارن باشد (به دلیل وجود جفت های تنها یا الکترون های جفت نشده)، پس مولکول قطبی(NH 3، H 2 O، SO 2، NO 2).

هنگامی که یکی از اتم های جانبی در یک مولکول متقارن با اتم عنصر دیگری جایگزین می شود، شکل هندسی نیز مخدوش می شود و قطبیت ظاهر می شود، به عنوان مثال، در مشتقات متان کلردار CH 3 Cl، CH 2 Cl 2 و CHCl 3 (CH 4 مولکول متان غیر قطبی هستند).

قطبیتشکل نامتقارن مولکول از آن ناشی می شود قطبیت پیوندهای کووالانسی بین اتم های عناصر با الکترونگاتیوی متفاوت .
همانطور که در بالا ذکر شد، یک تغییر جزئی از چگالی الکترون در امتداد محور پیوند به سمت اتم یک عنصر الکترونگاتیو تر وجود دارد، به عنوان مثال:

H δ+ → Cl δ−	B δ+ → F δ−
C δ− ← H δ+	N δ− ← H δ+

(در اینجا δ بار الکتریکی جزئی اتم ها است).

هر چه بیشتر اختلاف الکترونگاتیوی عناصر، قدر مطلق بار δ بالاتر و بیشتر است قطبی پیوند کووالانسی وجود خواهد داشت.

در مولکول هایی که به شکل متقارن هستند (به عنوان مثال، BF 3)، "مراکز گرانش" بارهای منفی (δ-) و مثبت (δ+) با هم منطبق هستند، اما در مولکول های نامتقارن (مثلا NH 3) اینطور نیست. منطبق است.
در نتیجه، در مولکول های نامتقارن، دوقطبی الکتریکی - بر خلاف بارهایی که با فاصله ای در فضا از هم جدا می شوند، مثلاً در یک مولکول آب.

پیوند هیدروژنی

هنگام مطالعه بسیاری از مواد، به اصطلاح پیوندهای هیدروژنی . به عنوان مثال، مولکول های HF در مایع هیدروژن فلورایدتوسط یک پیوند هیدروژنی به یکدیگر متصل می شوند، به طور مشابه، مولکول های H 2 O در آب مایع یا در یک کریستال یخ، و همچنین مولکول های NH 3 و H 2 O در یک اتصال بین مولکولی به یکدیگر متصل می شوند - هیدرات آمونیاک NH 3 H 2 O.

پیوندهای هیدروژنی ناپایدار و به راحتی از بین می روند (مثلاً وقتی یخ ذوب می شود، آب می جوشد). با این حال، مقداری انرژی اضافی برای شکستن این پیوندها صرف می شود و بنابراین نقطه ذوب و جوش مواد دارای پیوند هیدروژنی بین مولکول ها به طور قابل توجهی بالاتر از مواد مشابه است، اما بدون پیوند هیدروژنی:

ظرفیت. اوراق قرضه اهداکننده و پذیرندهبر اساس تئوری ساختار مولکولی، اتم ها می توانند به اندازه ای که اوربیتال های آنها توسط یک الکترون اشغال شده باشد، پیوند کووالانسی تشکیل دهند، اما همیشه اینطور نیست. [در طرح پذیرفته شده برای پر کردن یک AO، ابتدا شماره پوسته، سپس نوع اوربیتال، و سپس، اگر بیش از یک الکترون در اوربیتال وجود داشته باشد، تعداد آنها (بالا خط) نشان داده شده است. بنابراین، ضبط کنید (2 س) 2 به این معنی است که روشن است س-اوربیتال های پوسته دوم حاوی دو الکترون است.] یک اتم کربن در حالت پایه (3 آر) دارای پیکربندی الکترونیکی (1 س) 2 (2س) 2 (2ص x) (2 ص y)، در حالی که دو اوربیتال پر نمی شوند، یعنی. هر کدام یک الکترون دارند. با این حال، ترکیبات کربن دو ظرفیتی بسیار نادر هستند و بسیار واکنش پذیر هستند. به طور معمول، کربن چهار ظرفیتی است و این به دلیل این واقعیت است که برای انتقال آن به 5 برانگیخته اسحالت (1 س) 2 (2س) (2ص x) (2 ص y) (2 ص z) با چهار اوربیتال پر نشده، انرژی بسیار کمی مورد نیاز است. هزینه های انرژی مرتبط با انتقال 2 س-الکترون به آزاد 2 rاوربیتال، بیش از انرژی آزاد شده در طول تشکیل دو پیوند اضافی جبران می شود. برای تشکیل AO های پر نشده، لازم است که این فرآیند از نظر انرژی مطلوب باشد. اتم نیتروژن با پیکربندی الکترونی (1 س) 2 (2س) 2 (2ص x) (2 ص y) (2 ص z) ترکیبات پنج ظرفیتی را تشکیل نمی دهد، زیرا انرژی مورد نیاز برای انتقال 2 س-الکترون برای 3 د-اوربیتال برای تشکیل یک پیکربندی پنج ظرفیتی (1 س) 2 (2س)(2ص x) (2 ص y) (2 ص z) (3 د)، خیلی بزرگ است. به طور مشابه، اتم های بور با پیکربندی معمول (1 س) 2 (2س) 2 (2ص) در حالت برانگیخته می تواند ترکیبات سه ظرفیتی را تشکیل دهد (1 س) 2 (2س)(2ص x) (2 ص y) که در طول انتقال 2 رخ می دهد س-الکترون برای 2 r-AO، اما از زمان انتقال به حالت برانگیخته، ترکیبات پنج ظرفیتی را تشکیل نمی دهد (1 س)(2س)(2ص x) (2 ص y) (2 ص z)، به دلیل انتقال یکی از 1 س-الکترون ها به سطح بالاتر نیاز به انرژی زیادی دارند. برهم کنش اتم ها با تشکیل پیوند بین آنها فقط در حضور اوربیتال هایی با انرژی های نزدیک اتفاق می افتد، یعنی. اوربیتال هایی با همان عدد کوانتومی اصلی داده های مربوط به 10 عنصر اول جدول تناوبی در زیر خلاصه شده است. حالت ظرفیت یک اتم حالتی است که در آن پیوندهای شیمیایی تشکیل می دهد، به عنوان مثال حالت 5. اسبرای کربن چهار ظرفیتی

حالات ظرفیت و والانس ده عنصر اول جدول تناوبی
عنصر	وضعیت زمین	حالت ظرفیت طبیعی	ظرفیت منظم
اچ	(1س)	(1س)
او	(1س) 2	(1س) 2
لی	(1س) 2 (2س)	(1س) 2 (2س)
باشد	(1س) 2 (2س) 2	(1س) 2 (2س)(2ص)
ب	(1س) 2 (2س) 2 (2ص)	(1س) 2 (2س)(2ص x) (2 ص y)
سی	(1س) 2 (2س) 2 (2ص x) (2 ص y)	(1س) 2 (2س)(2ص x) (2 ص y) (2 صز)
ن	(1س) 2 (2س) 2 (2ص x) (2 ص y) (2 صز)	(1س) 2 (2س) 2 (2ص x) (2 ص y) (2 صز)
O	(1س) 2 (2س) 2 (2ص x) 2 (2 ص y) (2 صز)	(1س) 2 (2س) 2 (2ص x) 2 (2 ص y) (2 صز)
اف	(1س) 2 (2س) 2 (2ص x) 2 (2 ص y) 2 (2 صز)	(1س) 2 (2س) 2 (2ص x) 2 (2 ص y) 2 (2 صز)
Ne	(1س) 2 (2س) 2 (2ص x) 2 (2 ص y) 2 (2 صز) 2	(1س) 2 (2س) 2 (2ص x) 2 (2 ص y) 2 (2 صز) 2

این الگوها در مثال های زیر آشکار می شوند:

تاریخچه شیمی فیزیک

شیمی فیزیک در اواسط قرن 18 آغاز شد. اصطلاح "شیمی فیزیک" متعلق به M.V. لومونوسوف، که در 1752 سال، برای اولین بار «یک دوره شیمی فیزیک واقعی» را برای دانشجویان دانشگاه سن پترزبورگ خواندم. خود ایشان در این درس تعریف زیر را از این علم ارائه کردند: شیمی فیزیک علمی است که باید بر اساس اصول فیزیکی و آزمایشات، دلیل اتفاقاتی که از طریق عملیات شیمیایی در اجسام پیچیده روی می دهد را توضیح دهد.

سپس وقفه ای بیش از یک قرن دنبال شد و درس بعدی شیمی فیزیک توسط یک دانشگاهی تدریس شد N.N. بکتوفدر دانشگاه خارکف در 1865 سال به دنبال N.N. بکتوف شروع به تدریس شیمی فیزیک در سایر دانشگاه های روسیه کرد. فلاویتسکی (کازان 1874)، وی. اوستوالد (دانشگاه در تارتو 18807)، آی.آ. کابلوکوف (دانشگاه مسکو 1886).

شناخت شیمی فیزیک به عنوان یک علم مستقل و رشته دانشگاهی در دانشگاه لایپزیگ (آلمان) در سال 1887 بیان شد. اولین دپارتمان شیمی فیزیک به ریاست V. Ostwald و تأسیس اولین مجله علمی شیمی فیزیک در آنجا. در پایان قرن نوزدهم، دانشگاه لایپزیگ مرکزی برای توسعه شیمی فیزیک بود و شیمی دانان فیزیک برجسته عبارت بودند از: W. Ostwald، J. van't Hoff، Arrheniusو نرنست.

اولین بخش شیمی فیزیک در روسیه در سال 1914 در دانشکده فیزیک و ریاضیات دانشگاه سن پترزبورگ افتتاح شد و در پاییز شروع به تدریس یک دوره اجباری و کلاس های عملی در شیمی فیزیک کرد. M. S. Vrevsky.

تفاوت بین شیمی فیزیک و فیزیک شیمیایی

هر دوی این علوم در نقطه تلاقی بین شیمی و فیزیک قرار دارند. همیشه نمی توان مرز مشخصی بین این علوم ترسیم کرد. با این حال، با درجه ای از دقت معقول می توان این تفاوت را به صورت زیر تعریف کرد:

شیمی فیزیک در مجموع فرآیندهایی را در نظر می گیرد که با مشارکت همزمان رخ می دهند مجموعه هاذرات؛

· بررسی های فیزیک شیمیایی جدا کردنذرات و فعل و انفعالات بین آنها، یعنی اتم ها و مولکول های خاص (بنابراین، مفهوم "گاز ایده آل" که به طور گسترده در شیمی فیزیک استفاده می شود، جایی در آن وجود ندارد).

سخنرانی 2 ساختار مولکول ها و ماهیت پیوندهای شیمیایی. انواع پیوندهای شیمیایی مفهوم الکترونگاتیوی یک عنصر. قطبی شدن لحظه دوقطبی انرژی اتمی تشکیل مولکول ها. روش‌های مطالعه تجربی ساختار مولکول‌ها.

ساختار مولکولی(ساختار مولکولی)، آرایش نسبی اتم ها در مولکول ها. در طی واکنش‌های شیمیایی، اتم‌های موجود در مولکول‌های واکنش‌دهنده بازآرایی می‌شوند و ترکیبات جدیدی تشکیل می‌شوند. بنابراین، یکی از مسائل اساسی شیمیایی، روشن کردن آرایش اتم ها در ترکیبات اصلی و ماهیت تغییرات در هنگام تشکیل سایر ترکیبات از آنها است.

اولین ایده ها در مورد ساختار مولکول ها بر اساس تجزیه و تحلیل رفتار شیمیایی یک ماده بود. این ایده ها با انباشته شدن دانش در مورد خواص شیمیایی مواد پیچیده تر شدند. بکارگیری قوانین اساسی شیمی امکان تعیین تعداد و نوع اتم هایی را که مولکول یک ترکیب معین را تشکیل می دهند، ممکن ساخت. این اطلاعات در فرمول شیمیایی موجود است. با گذشت زمان، شیمیدانان متوجه شدند که یک فرمول شیمیایی برای مشخص کردن دقیق یک مولکول کافی نیست، زیرا مولکول های ایزومری وجود دارند که فرمول های شیمیایی یکسانی دارند اما خواص متفاوتی دارند. این واقعیت دانشمندان را به این باور رساند که اتم های یک مولکول باید توپولوژی خاصی داشته باشند که توسط پیوندهای بین آنها تثبیت شده است. این ایده اولین بار در سال 1858 توسط شیمیدان آلمانی F. Kekule بیان شد. با توجه به ایده های او، یک مولکول را می توان با استفاده از یک فرمول ساختاری به تصویر کشید، که نه تنها خود اتم ها، بلکه ارتباطات بین آنها را نیز نشان می دهد. پیوندهای بین اتمی نیز باید با آرایش فضایی اتم ها مطابقت داشته باشند. مراحل توسعه ایده ها در مورد ساختار مولکول متان در شکل 1 نشان داده شده است. 1. ساختار مطابق با داده های مدرن است جی : مولکول به شکل چهار وجهی منظم است که یک اتم کربن در مرکز و اتم هیدروژن در راس آن قرار دارد.

با این حال، چنین مطالعاتی در مورد اندازه مولکول ها چیزی نگفتند. این اطلاعات تنها با توسعه روش های فیزیکی مناسب در دسترس قرار گرفت. مشخص شد که مهمترین آنها پراش اشعه ایکس است. از الگوهای پراکندگی اشعه ایکس بر روی کریستال ها، تعیین موقعیت دقیق اتم ها در یک کریستال امکان پذیر شد و برای کریستال های مولکولی، امکان بومی سازی اتم ها در یک مولکول جداگانه وجود داشت. روش‌های دیگر شامل پراش الکترون‌ها هنگام عبور از گازها یا بخارات و تجزیه و تحلیل طیف چرخشی مولکول‌ها است.

تمام این اطلاعات فقط یک ایده کلی از ساختار مولکول می دهد. ماهیت پیوندهای شیمیایی به ما امکان می دهد نظریه کوانتومی مدرن را مطالعه کنیم. و اگرچه هنوز نمی توان ساختار مولکولی را با دقت کافی محاسبه کرد، همه داده های شناخته شده در مورد پیوندهای شیمیایی را می توان توضیح داد. وجود انواع جدیدی از پیوندهای شیمیایی حتی پیش بینی شده است.