Растворы и соединения в химии. Кратко

Атомы различных элементов могут вступать в химические реакции и образовывать соединения. Например, в результате реакции водорода с кислородом получается вода (Н2О). Химические свойства соединений обычно отличаются от свойств элементов, из которых они состоят: водород и кислород — газы, а вода — это жидкость.

В соединениях содержится фиксированное соотношение атомов, которые держатся вместе благодаря химическим связям. Разделить атомы можно только с помощью химической реакции. В отличие от соединений, смеси состоят из одного или более веществ, не соединенных химически. Разделить вещества в смеси можно путем простых манипуляций, таких как фильтрация или выпаривание.

И смесям относятся сплавы, например сталь (железо с углеродом), а также раствор соли в воде. Коллоиды — это смеси, в которых частицы вещества равномерно распределены по всей среде. К коллоидам относится эмульсионная краска. Существуют также суспензии — жидкости, содержащие твердые частички, которые постепенно выпадают в осадок.

Полярность химических связей. Кратко

Полярные молекулы — это молекулы, электрический заряд в которых распространен неравномерно. Одна сторона такой молекулы имеет положительный заряд, а другая — отрицательный.

Молекулы воды являются полярными. На той стороне молекулы, где располагаются два атома водорода, образуется избыточный положительный заряд. Атомы водорода связаны с кислородом посредством двух общих электронов. Со стороны кислорода также есть две пары свободных электронов, поэтому на этой стороне заряд молекулы отрицательный.

Молекулы воды, как правило, присоединяются так, чтобы отрицательно заряженная сторона одной молекулы соседствовала с положительно заряженной стороной другой молекулы. Так образуется второстепенный вид связи — водородная связь. Именно благодаря данной связи вода в замороженном виде имеет форму кристалла, а в жидком состоянии ее плотность больше, чем в твердом. Поэтому в холодную погоду зимой, когда на озере образуется лед, он поднимается на поверхность воды и защищает все озеро от замерзания.

Кристаллическая структура. Кратко

Кристалл или кристаллическое тело — это структура, в которой положение атомов или молекул четко упорядочено и многократно повторяется. Поваренная соль, снежинки, бриллианты — все это примеры кристаллов. Кристаллические породы образуются в растворах либо при охлаждении раскаленной магмы. К примеру, формирование кристаллизованного гранита происходит, когда магма остывает и становится очень твердой под воздействием высокого давления.    

Кристаллы могут иметь форму простой кубической решетки с одним узлом решетки на каждой вершине куба, а также форму объемно-центрированной решетки с узлом в центре куба. В гранецентрированной кубической структуре узлы решетки находятся в середине граней куба. Структура обычной поваренной соли образует гранецентрированную кубическую решетку с чередующимися атомами натрия и хлора.

Некоторые кристаллы могут формировать более сложные структуры, как, например, двойные пирамиды и восьмигранный октаэдр. Для изучения кристаллических структур ученые обычно используют рентген, а затем изучают дифракционные структуры.

Кислоты и основания. Кратко

В общем и целом кислоты — это вещества или растворы с избыточным содержанием положительно заряженных ионов водорода, а основания или щелочные растворы содержат избыток отрицательно заряженных гидроксид-ионов (ОН-). Также кислоты и основания иногда называют акцепторами и донорами электронов.

Пример кислоты — это соляная кислота, которая образуется в результате растворения хлорида водорода (Н+Сl-) в воде. Связи между ионами водорода и хлором ослабевают, высвобождая положительно заряженные ионы водорода. В результате из растворенного гидроксида натрия (Na+OH-) образуется щелочной раствор. Степень окисления измеряет шкала pH, в которой О — это высокая степень окисления, а 14 означает высокое содержание щелочи. Уровень pH в аккумуляторе автомобиля от 0 до 1, а в гидроксиде магния — около 10. Чистая питьевая вода имеет нейтральный уровень pH, равный 7.

Кислоты и основания нейтрализуют друг друга благодаря тому, что избыточные ионы водорода соединяются с избыточными гидроксид-ионами и образуют воду.

В результате таких реакций нейтрализации также получают соли. Например, соляная кислота вступает в реакцию с гидроксидом натрия и образует воду и хлорид натрия, также известный как поваренная соль.

Что такое эффект Казимира? Кратко

В квантовой механике эффект Казимира описывает незначительное взаимное притяжение двух параллельных незаряженных поверхностей в вакууме. Дело в том, что вакуум не совсем пуст, в нем постоянно существует энергия и частицы, которые зарождаются и исчезают.