Kimia anorganik adalah bagian dari kimia umum. Ini berkaitan dengan studi tentang sifat dan perilaku senyawa anorganik - struktur dan kemampuannya untuk bereaksi dengan zat lain. Arah ini mengeksplorasi semua zat, kecuali yang dibangun dari rantai karbon (yang terakhir adalah subjek studi kimia organik).
Deskripsi
Kimia adalah ilmu yang kompleks. Pembagiannya ke dalam kategori murni sewenang-wenang. Misalnya, kimia anorganik dan organik dihubungkan oleh senyawa yang disebut bioanorganik. Ini termasuk hemoglobin, klorofil, vitamin B12 dan banyak enzim.
Sangat sering, ketika mempelajari zat atau proses, seseorang harus memperhitungkan berbagai hubungan dengan ilmu lain. Kimia umum dan anorganik mencakup zat sederhana dan kompleks, yang jumlahnya mendekati 400.000. Studi tentang sifat-sifat mereka sering melibatkan berbagai metode kimia fisik, karena mereka dapat menggabungkan sifat-sifat yang khas dari ilmu pengetahuan sepertifisika. Kualitas zat dipengaruhi oleh konduktivitas, aktivitas magnetik dan optik, efek katalis dan faktor "fisik" lainnya.
Senyawa anorganik umumnya diklasifikasikan menurut fungsinya:
- asam;
- grounds;
- oksida;
- garam.
Oksida sering dibagi menjadi logam (oksida basa atau anhidrida basa) dan oksida non-logam (oksida asam atau anhidrida asam).
Asal usul
Sejarah kimia anorganik dibagi menjadi beberapa periode. Pada tahap awal, pengetahuan dikumpulkan melalui pengamatan acak. Sejak zaman kuno, upaya telah dilakukan untuk mengubah logam dasar menjadi logam mulia. Ide alkimia dipromosikan oleh Aristoteles melalui doktrinnya tentang konvertibilitas elemen.
Pada paruh pertama abad kelima belas, epidemi berkecamuk. Terutama penduduk menderita cacar dan wabah. Aesculapius berasumsi bahwa penyakit disebabkan oleh zat tertentu, dan perang melawannya harus dilakukan dengan bantuan zat lain. Hal ini menyebabkan awal dari apa yang disebut periode mediko-kimiawi. Saat itu, kimia menjadi ilmu yang berdiri sendiri.
Munculnya ilmu baru
Selama Renaisans, kimia dari bidang studi yang murni praktis mulai "memperoleh" konsep teoretis. Para ilmuwan mencoba menjelaskan proses yang mendasari yang terjadi dengan zat. Pada tahun 1661, Robert Boyle memperkenalkan konsep "unsur kimia". Pada tahun 1675 Nicholas Lemmer memisahkan unsur-unsur kimiamineral dari tumbuhan dan hewan, sehingga menetapkan studi kimia senyawa anorganik secara terpisah dari yang organik.
Kemudian, ahli kimia mencoba menjelaskan fenomena pembakaran. Ilmuwan Jerman Georg Stahl menciptakan teori flogiston, yang menurutnya benda yang mudah terbakar menolak partikel flogiston non-gravitasi. Pada 1756, Mikhail Lomonosov secara eksperimental membuktikan bahwa pembakaran logam tertentu dikaitkan dengan partikel udara (oksigen). Antoine Lavoisier juga membantah teori phlogistons, menjadi pendiri teori pembakaran modern. Ia juga memperkenalkan konsep "senyawa unsur kimia".
Pengembangan
Periode berikutnya dimulai dengan karya John D alton dan mencoba menjelaskan hukum kimia melalui interaksi zat pada tingkat atom (mikroskopis). Kongres kimia pertama di Karlsruhe pada tahun 1860 mendefinisikan konsep atom, valensi, ekuivalen, dan molekul. Berkat penemuan hukum periodik dan penciptaan sistem periodik, Dmitry Mendeleev membuktikan bahwa teori atom-molekul terhubung tidak hanya dengan hukum kimia, tetapi juga dengan sifat fisik unsur.
Tahap selanjutnya dalam perkembangan kimia anorganik dikaitkan dengan penemuan peluruhan radioaktif pada tahun 1876 dan penjelasan desain atom pada tahun 1913. Sebuah studi oleh Albrecht Kessel dan Gilbert Lewis pada tahun 1916 memecahkan masalah sifat ikatan kimia. Berdasarkan teori kesetimbangan heterogen oleh Willard Gibbs dan Henrik Roszeb, pada tahun 1913 Nikolai Kurnakov menciptakan salah satu metode utama kimia anorganik modern -analisis fisik dan kimia.
Dasar-dasar kimia anorganik
Senyawa anorganik terjadi secara alami dalam bentuk mineral. Tanah mungkin mengandung besi sulfida seperti pirit atau kalsium sulfat dalam bentuk gipsum. Senyawa anorganik juga terjadi sebagai biomolekul. Mereka disintesis untuk digunakan sebagai katalis atau reagen. Senyawa anorganik buatan pertama yang penting adalah amonium nitrat, digunakan untuk menyuburkan tanah.
Garam
Banyak senyawa anorganik adalah senyawa ionik yang terdiri dari kation dan anion. Inilah yang disebut garam, yang menjadi objek penelitian kimia anorganik. Contoh senyawa ionik adalah:
- Magnesium klorida (MgCl2), yang mengandung Mg2+ kation dan Cl- anion.
- Natrium oksida (Na2O), yang terdiri dari kation Na+ dan anion O2-.
Dalam setiap garam, proporsi ion sedemikian rupa sehingga muatan listrik berada dalam kesetimbangan, yaitu senyawa secara keseluruhan netral secara listrik. Ion dijelaskan oleh keadaan oksidasi dan kemudahan pembentukan yang mengikuti dari potensial ionisasi (kation) atau afinitas elektron (anion) dari unsur-unsur dari mana mereka terbentuk.
Garam anorganik meliputi oksida, karbonat, sulfat, dan halida. Banyak senyawa dicirikan oleh titik leleh yang tinggi. Garam anorganik biasanya formasi kristal padat. Fitur penting lainnya adalahkelarutan dalam air dan kemudahan kristalisasi. Beberapa garam (misalnya NaCl) sangat larut dalam air, sementara yang lain (misalnya SiO2) hampir tidak larut.
Logam dan paduan
Logam seperti besi, tembaga, perunggu, kuningan, aluminium adalah sekelompok unsur kimia di kiri bawah tabel periodik. Kelompok ini mencakup 96 elemen yang dicirikan oleh konduktivitas termal dan listrik yang tinggi. Mereka banyak digunakan dalam metalurgi. Logam dapat secara kondisional dibagi menjadi besi dan non-besi, berat dan ringan. Omong-omong, unsur yang paling banyak digunakan adalah besi, ia menempati 95% produksi dunia di antara semua jenis logam.
Paduan adalah zat kompleks yang diperoleh dengan melebur dan mencampur dua atau lebih logam dalam keadaan cair. Mereka terdiri dari basa (elemen dominan dalam persentase: besi, tembaga, aluminium, dll.) dengan sedikit tambahan komponen paduan dan modifikasi.
Manusia menggunakan sekitar 5000 jenis paduan. Mereka adalah bahan utama dalam konstruksi dan industri. Omong-omong, ada juga paduan antara logam dan non-logam.
Klasifikasi
Dalam tabel kimia anorganik, logam dibagi menjadi beberapa kelompok:
- 6 unsur berada dalam golongan basa (litium, kalium, rubidium, natrium, fransium, sesium);
- 4 - dalam alkali tanah (radium, barium, strontium, kalsium);
- 40 - dalam transisi (titanium, emas, tungsten, tembaga, mangan,skandium, besi, dll);
- 15 – lantanida (lantanum, serium, erbium, dll.);
- 15 – aktinida (uranium, aktinium, torium, fermium, dll.);
- 7 – semilogam (arsenik, boron, antimon, germanium, dll.);
- 7 - logam ringan (aluminium, timah, bismut, timah, dll.).
Nonlogam
Non-logam dapat berupa unsur kimia dan senyawa kimia. Dalam keadaan bebas, mereka membentuk zat sederhana dengan sifat non-logam. Dalam kimia anorganik, 22 unsur dibedakan. Ini adalah hidrogen, boron, karbon, nitrogen, oksigen, fluor, silikon, fosfor, belerang, klorin, arsenik, selenium, dll.
Non-logam yang paling umum adalah halogen. Dalam reaksi dengan logam, mereka membentuk senyawa yang ikatannya terutama ionik, seperti KCl atau CaO. Ketika berinteraksi satu sama lain, non-logam dapat membentuk senyawa ikatan kovalen (Cl3N, ClF, CS2, dll.).
Basa dan asam
Basa adalah zat kompleks, yang terpenting adalah hidroksida yang larut dalam air. Ketika dilarutkan, mereka berdisosiasi dengan kation logam dan anion hidroksida, dan pH mereka lebih besar dari 7. Basa dapat dianggap berlawanan secara kimia dengan asam karena asam pengurai air meningkatkan konsentrasi ion hidrogen (H3O+) hingga basa berkurang.
Asam adalah zat yang berpartisipasi dalam reaksi kimia dengan basa, mengambil elektron darinya. Sebagian besar asam yang penting secara praktis larut dalam air. Ketika dilarutkan, mereka terdisosiasi dari kation hidrogen(Н+) dan anion asam, dan pH-nya kurang dari 7.
