Модели реального вещества. Проблема химического соединения

Практически все химические элементы проявляются в земных условиях в составе тех или иных химических систем – химических соединений (96% - органические).

Проблема химического соединения отражена в вопросе: «Какие из многокомпонентных тел следует отнести к химическому соединению, а что считать простыми смесями?»

· Проблема традиционно решалась с классических позиций атомистической концепции:

ü Долгое время одним из незыблемых оснований химии оставался закон постоянства состава, согласно которому состав любого двухкомпонентного химического соединения выражается формулой A_mB_n, где m и n – целые числа, отражающие неизменное соотношение компонентов данного вещества. Целочисленность этих величин обусловливала свойство, которое называют стехиометрией соединения.

ü Затем была показана возможность существования соединений переменного состава в форме растворов и расплавов; были найдены доказательства реального существования химических соединений переменного состава (бертоллиды). Состав бертоллидов может быть выражен формулой, отражающей варьируемость соотношения компонентов, A_xB_1-x, где x – любое положительное число, меньше 1. Понятие о бертоллидах стало основой модели реального вещества.

· Однако суть проблемы химического соединения, как оказалось, состоит не только в постоянстве или непостоянстве химического состава, но и в физической природесил, объединяющих атомыв молекулу. Эти силы символизируются химическими связями.

ü В общем случае химические связи обусловлены проявлением волновых свойств валентных электронов: перекрыванием электронных облаков, обобществлением электронов.

ü В результате выявления сущности химической связи на основе неклассических представлений квантовой физики понятие молекулы изменилось – в категорию молекул вошли и такие квантово-механические системы, как монокристаллы, а также неорганические полимеры, образованные за счет водородных связей – макромолекулы.

ü Прежде к макромолекулам относили только гигантские органические молекулы (полимеры), имеющие молекулярную массу порядка 10⁶, построенные из многих повторяющихся частей – простых органических систем (мономеров).

· Современная, неклассическая точка зрения:

ü Химическое соединение – это вещество, атомы которого за счет химических связей объединены в молекулы, комплексы, макромолекулы, монокристаллы или иные квантово-механические системы.

ü Деление веществ на дальтониды и бертоллиды рассматривается лишь как историческая условность. Состав любого вещества в строго математическом смысле переменен. Классификация конкретного вещества целиком зависит от точности методов определения состава.

Современное содержание понятия «химическое соединение» связано с новыми, неклассическими направлениями в химии: химия твердого тела, химия поверхности.

Таким образом, проблема химического соединения, так же как и проблема химического элемента, решена в современной химии на основе представлений квантовой физики.

9.2. Неклассические подходы к управлению химическими процессами.

Способность к взаимодействию различных химических реагентов определяется не только их атомарно-молекулярной структурой, но и условиями протекания химических реакций:

· термодинамические факторы: температура, давление и др.

· кинетические факторы – все, что связано с переносом веществ, образованием промежуточных форм.

Влияние этих факторов на химические реакции вскрывается на концептуальном уровне химии, который называют учением о химических процессах.

Современное учение о химических процессах:

· в основе лежат химическая термодинамика и кинетика, фундаментом которых является неклассическая физика

· современная химия пытается реализовать в макроскопическом масштабе высокоэффективные механизмы управления химическими процессами, выработанные природой в живой клетке: изучая условия протекания и закономерности химических процессов, человек вскрывает глубокую связь между физическими, химическими и биологическими явлениями, и одновременно перенимает у живой природы опыт, необходимый для получения новых веществ и материалов

· для управления химическим процессом важно понять, от чего зависит возможность и направленность химической реакции в данных условиях

· принципиальный ответ дают законы термодинамики: реакция идет таким образом, что уменьшается энергия веществ и увеличивается энтропия

Дата добавления: 2014-01-11