化学反応やエネルギー、電子対、共有結合、酸、塩基、塩

現代化学は、さまざまな特性とプロパティを使用してよりよい目的のため、すべてのタイプに使用することができる新たな材料を生成しようとします。いくつかの新製品を合成するために必要な必要な化学反応の選択の一つの前提条件は、化学反応の過程のいくつかの知識、それらを移動して、それらに影響を及ぼすようなメカニズムを含む反応とその特徴的な性質、構造の詳細な知識です。

化学反応が形成された新しいプロパティを持つ新しい分子を生じる分子および要素の変化である。反応の過程は、化学式で記述されています。一緒に反応する材料は、反応と呼ばれ、反応で形成される材料は、製品と呼ばれています。反応式、化学式は、化学反応を省略し、象徴するために使用されます。反応、化学反応を開始する材料は、矢印の前に、化学反応式の左側に書かれており、製品は、この矢印の右側に書かれています：

鉄（S）+ S（S）®フェス（S）

鉄（炭素基）と硫黄（同じグループ）が硫化鉄を生成する反応。

多くの反応において、材料の変化物質の状態。液体（L）、（S）材料、反応物や製品のいずれかが、固体であるかどうか、このような理由から、または気体（g）の状態が上記のように括弧内の対応する小文字、で示されます。反応未満である製品の量で反応の結果ならば、我々はこの組み合わせ、または合成反応と呼びます。反応以上の製品がある場合、これが解離するか、破壊反応である。

エネルギーと化学反応

要素は、最も外側の電子殻が満たされるものであること、それらのための最も自然な、または最も精力的に有利である状態を達成しようとします。このため、電子が非常に頻繁にどちらか寄贈するか、または受け入れる、原子間に転送されます。いくつかの要素がより容易に電子を受け入れながら、いくつかの要素が、より簡単に電子を寄付しています。極端なケースでは、一つの原子の電子は完全に別の原子または同一の要素に転送されます。それらの電子はより強く、他のより原子のいずれかに魅了されるかもしれませんがしかし、時間のほとんどは、電子は、完全に転送ではなく、2原子間で共有されません。これは、化学結合である。

原子や分子のための最も理想的な状態は、最小のエネルギーで常にその状態です。ほとんどの化学反応で、その後、高エネルギー結合に含まれていたエネルギーが周囲に放出される。しかし、反応が発生するような放出エネルギーのために、反応物は、元の結合を壊し、新しいものの形成を可能にするために十分なエネルギーを注入する必要があります。ほとんどの時間は、エネルギーの一定量は、反応を開始する、またはそれが行くようにするには、システム（通常は熱の形で）に追加する必要があります。このエネルギーは、反応の活性化エネルギーと呼ばれています。

形成される新規化合物のためには、反応物の結合は、まず分割する必要があります。活性化エネルギーは、システムに導入する必要があります。これは反応に関与する原子や分子よりエネルギー的に有利な新しい結合の形成に役立ちます。た場合の反応は周囲にいくつかのエネルギーの放出の結果、それを開始する必要があった以上のエネルギー（活性化エネルギー）、独自にこの反応が進行を進化させます。

これは発熱反応である。しかし、新規化合物を形成する際に放出されるエネルギーは、その活性化エネルギーよりも小さい場合、エネルギーは常に反応が進行するとして追加する必要があります。この種の反応は、自分自身で進んでいません。それが吸熱反応である。

放出されるエネルギーは熱の形ですることができますが、それはあまりにも、光や電気にすることができます。化学反応によって放出エネルギーの様々な現象は、反応熱と呼ばれています。

すべての化学反応は、独自のペースで行く（反応速度）。この速度に影響を及ぼすことは化学では非常に重要です。個々の反応物と生成物の濃度は、熱や温度の変化ができる限り決定することができます。物質の反応の気体状態で、反応速度はより迅速な反応で得られるより高い圧力で、圧力によって影響を受けることがあります。反応速度も、反応物の濃度が増加するにつれて増加。大きな温度も上昇し反応速度を引き起こします。 10の上昇ケルビン（= 10°C）、反応速​​度が倍になります。

反応速度も格段に反応が反応するように許可されている表面の大きさに影響されます。反応が小さい粒子に分かれています言い換えれば、反応はより迅速に反応物が大量に残っている場合に比べて進みます。イオンの形成

多くの化合物において、原子がイオン結合と呼ばれるものを形成します。ボンディングのこのタイプでは、一つの原子の外殻の電子がその原子からそれらを受け付ける別のに転送されます。これは完全な転送です。完全に電子または電子を受け取り、原子はこのように希ガスの電子配置を達成するため、その外殻を埋めます。ドナー原子は、その電子を与えてくれるものも、その最も外側の殻を空にして希ガスの電子配置を（低いエネルギーレベル）に達する。

負に帯電した電子の移動は、このように全体的な（陽イオン）正に帯電したイオンを形成し、ドナー原子で正に荷電した陽子の過剰につながります。第二原子、電子又は電子を受け入れるものは、負に荷電したイオン（アニオン）になります。イオン結合は、反対の電荷の二つのイオンの静電引力に基づいています。

塩は、イオン結合を形成する化合物の大きな割合を占めています。彼らは、正電荷（カチオン）と負に荷電した陰イオンである酸の後半で原子や分子で構成されています。水素の原子（または原子）が正イオンを形成し、酸をエスケープするときの反応機構が開始されます。この正に帯電した水素原子が他の陽イオン（または陽イオン）で置換されます。

たとえば、次のように塩酸（塩酸）+ NaOH水溶液（水酸化ナトリウム）= NaClの（テーブル塩）+ H2O（水）

塩の価数は、与えられた反応で転送することができる水素イオンの数で与えられます。

上記の反応では、1つの水素イオンは塩化ナトリウム（食卓塩、塩化ナトリウム）を形成し、1ナトリウムイオンに置き換えられます。このような理由から、食卓塩は1価を持っています。塩は水（溶解することができる）可溶性であり、彼らは高い融点と沸点を有する。彼らは物質の固体状態で発見された塩は、フォームの結晶質である。

イオン性化合物は、通常、空間的に分子を繰り返している。言い換えれば、彼らは、結晶を形成します。結晶が外に成長する、または飽和溶液（溶解させることができるより多くの塩があり、その最大溶解度を超えた溶液から）から結晶化することができます。または、結晶amorphic材料の変形（通常の結晶構造を持たない物質から）から成長することができます。

結晶と非晶質材料の違いは何ですか？アモルファス材料は、固定、規則的な構造を繰り返しされていません。それらの結晶格子 - 一方で、結晶構造は完全に内部の取り決めを決定した。

すべての結晶が一緒にその結晶の側面を形成する特定の角度を持っています。高度に特異的である割合と形成、これらの繰り返し。

社債の他のタイプは、その構成部品として、結晶格子に統合することができます。結晶は、様々な形や大きさにすることができます。これらの様々な結晶構造は、それらの異なる形と大きさで、原子、分子やイオンを区別するものです。それは、そのすべての定義されている国境やいくつかのケースでは鋭い角度で結晶の正確な幾何学的配置に依存します。理想的な結晶格子は、格子点のすべてが完璧に彼らの自然な場所に配置された、美しさのものです。しかし、現実にはそのような完全な結晶は非常に稀である。ほとんどの時間、自然の中で発生した結晶は不完全です。結晶格子上のいくつかのポイントが属していないコンポーネントが含まれています。場合によっては、格子は非常に欠陥がある。

結晶または結晶の成長は温度などの外部要因、結晶成長、溶液濃度、crystallising材料の量と溶液中の異物の存在があれば、自然の速度に依存しています。

結晶は二つの用語の助けを借りて説明することができます。

クリスタルの結晶とタイプの割合

様々な材料から見える凝集体は、複雑で多様な、不完全な結晶構造を形成するために組み合わせることができます。

結晶はまた、その結晶格子に応じて区別することができます。この基準によれば、結晶格子の個々の点は、同じ種類の部品によって占有されている単純な結晶は、あります。結晶の成長は、その壁や縁で、すべての側面に、定期的な腫れのようなものとして想像することができます。もののほか、複数の単純な結晶で構成される複雑な結晶があります。

結晶構造解析の手順により検討することができます。結晶格子と、これらの他の7つの誘導体の7つの基本タイプがあります。すべてが一緒に、約1000の結晶構造は、現在知られています。

ポリモーフィック型の結晶は、様々な形で表示されることがあります。結晶から形成された材料は実際に温度に応じてそれらの結晶格子を変更することができます。黒鉛（鉛筆の芯の成分）とダイヤモンドは炭素原子（C）の結晶構造の両方の変更があります。異なった特性は、様々な原子間の異なるスポットや軍隊から来ています。

同素体​​（ギリシャ語からアロス - 異なる、比喩 - 変更）は、様々な形態を取ることができる化合物である。

Monotropesは、さまざまな方法で配置することができ、それらの結晶であるが、これらの1つだけが安定しています。他の形態は、彼らが存在する場合、この最も安定したフォームに変身する傾向があります。温度差は、このような状況には関係ありませんので、これらの変換は、ベースの温度とみなされない場合があります。同素体​​材料は様々な形で発見することができますが、monotropesは、他の一方で、遅かれ早かれ1、最も安定したフォームに変換されます。

Enantiotropesは、温度の関数としての結晶格子を変更する能力を持つ結晶である。温度が上昇または滝のように、これらの結晶はその結晶の手配を変更します。 1つの格子は、その臨界温度以下の別の場所で、一定の温度以上に存在しています。ほとんどの時間、これらの臨界温度が非常に高いです。興味の製造時に想定される鉄のフォームの数である。

彼らは完全に異なる化合物であるがIsomorphsは、同じ結晶構造を共有している物質である。

最も単純な結晶構造の一つは、食卓塩（塩化ナトリウム）を特徴づけるものである。その構造は、塩素のそのコーナーイオンで持つキューブのことです。ナトリウムイオンは、両側のセンターで、キューブの中央にあります。

電子対、共有結合

原子間、または場合によっては分子の結合が異なる可能性があります。ペアになって、共有結合は非金属分子に記載されています。例えば、酸素、窒素、水素などの基本的なガスの分子中の原子はすべて共有結合で結合されています。社債のこれらのタイプは、最外殻の電子の助けを借りて接続された原子を有する。その結果、電子対を形成する2つの電子の組合です。負に帯電し、結合した電子は、両方の原子の正に荷電した原子核に魅了されています。核の両方が現在の電子を共有する必要がありますので、彼らは電子の労働組合、電子対が参加し、一緒に固執する。

2つの原子の各々は、その後、一見余分な1つまたは2つ以上の電子を持っています。原子間の結合は、共有電子対の原子の2つの核の引力に基づいています。共有電子は同時に両方の原子に属しています。すべての原子は、彼らが発見されたどのような状態で、その外側の電子殻を埋めるしたい傾向があります。水素分子（H2）は、それぞれ水素原子は、その唯一無二の最外殻で、それに関連付けられた2つの電子を持っています。 （孤立した水素原子が1つしか電子を持っています。）しかし、二つの水素が互いに接合されている場合、それらは二番目の要素の電子配置、ヘリウム（He）を達成しています。

共有結合化合物に関与する原子は、最も精力的に望ましい状態に原子を持って、完全に彼らの最も外側の殻を埋めるため、共有結合は、非常に安定しています。希ガスのすべてが安定した電子配置（塗りつぶし最も外側の電子殻）を持っているので、電子配置、このタイプの、希ガスと同等です。また、塩素、酸素と窒素の分子は、その最外殻に安定した電子配置に到達することができます - 自分の種の他の原子と結合することによって。それは、一緒に結合した2つの塩素、2個の酸素、2つの窒素である。

希ガスの電子配置に到達するためには、多くの場合、最も外側の電子殻の様々なスペースを埋めることが必要である。この場合、複数の電子対は、これらの "穴"を埋めるために必要とされている。酸素分子では、2つの電子対は、窒素分子3で、必要とされている。または8（周期の他のグループ：結合反応のこれらのタイプに参加しているすべての原子が2、その最外殻の電子（Hと彼は周期表の最初のエネルギーレベルの要素、または期間）のいずれかを必要とするので、これが必要です右端にある表を参照）。不完全な最も外側の電子殻を持っているこれらの原子は完全に自分の殻を埋めるために、他の原子から、他の電子を引き付ける必要があります。酸素のような原子は、それぞれの電子対を形成し、二つの原子と結合することができ、またはそれは二重結合と呼ばれる、一つの原子を持つ2つの電子対を形成する1つの他の原子と結合可能性があります。三重結合もあります。炭素（C）はシングル、ダブル、トリプル結合を形成することが可能である。

共有結合では、分子内の共有電子対が均等に強く両側に両方の核に引き付け、そのペアを共有する二つの原子が同じである場合にのみされています。魅力的な力は原子核の電荷に、原子の電子雲の電子の量に依存します。要素によって電子を引き付ける能力はL.ポーリング（アメリカの化学者）は電気陰性度（EN）と呼ばれていました。

量の電気陰性度は、個々の原子核に引き付けられるように原子の比較能力として定義されています。言い換えれば、flourine原子はすべての原子の中で最も強く結合した電子を集めています。 4.0 - したがって、すべての要素の高い電気陰性度を割り当てられています。すべての要素の電気陰性度の値は、周期律表に記載されています。すべての期間において、周期表のすべての水平方向の行は、電気陰性度は、プロトンの立ち上がり番号、または原子番号で、期間を越えて左から右へと上昇します。一方、主なグループで、次のように我々は、または垂直方向に、上から下に電気陰性度が低下する周期表を下に移動します。そこで、電気陰性度の最大値を持つ要素は論理的に期間表の右上に記載されていなければなりません。彼らの最も外側の電子殻が満たされていて、電子を必要としない希ガス、に加えて、電子を引き付ける要素が最も容易に4.0の値を使用して、flourine（F）です。周期表のもう一方の端、左下、最も低い電気陰性度（神父0.7）を持つ要素です。

二つの異なる原子からなる化合物では、電子のペアが2間で均等に共有されていません。代わりに、それは原子の電気陰性度の違いに基づいて、さまざまな魅力的な力を持つ2つの側面に注目されている。分子の塩化水素（HCl）、水素原子、塩素原子を共有する1つの電子対。しかし、ために塩素核の大きいサイズから、この電子対は、より強く水素原子核によってより塩素核に惹かれています。さらに、塩素原子は、その最外殻内の別の6の電子を持っています。すべてのボンディング - これらは3つの電子のペアに配置されています。部分的に負電荷場合にのみ、このような理由から、塩素原子は、それへの全体的な負電荷を持っています。水素原子は、他の側では、部分的に正電荷と同じ値を持っています。分子HCl、またはその部分のプラス側（水素）とその部分の負側（塩素）と塩化水素は、双極子、あるいは双極子モーメントを持っていると言われています。これは、共有電子のいずれかのペアが等しく共有されていないことを意味します。このケースでは、ペアが塩素原子に近いです。それが今、その核の中の陽子を持っているよりも多くの電子を持っているのでそれが部分的に負に帯電されています。水素は、他の側に、それは陽子を持っているより少ない電子を有するため、正である。結合した電子は、ダッシュ、二つの要素をシンボル間、または分子の化学式の間に短い線として書かれています。指定このタイプの原子価式と呼ばれています。

要素の電気陰性度は、その核内に持つ陽子の量だけでなく、それがその最外殻に含まれている電子の数によって決定されます。分子内に多くの電気陰性原子に結合電子対の部分的な転送のおかげで、その分子は、正と負の側面を持つことができます。これらの側面はポールと呼ばれ、彼らは重要な方法が異なる場合、分子は双極子を持っていると言われています。結果は正の片側、負の一面を持つ分子である。これは、もちろん、それらは部分的に充電されている場合、それらを集めたり、反発、隣接分子の影響を与えることができます。水の分子が酸素原子で見つかった部分的な負電荷を持っています。二つの水素原子は部分正電荷を持っています。

酸素原子の両方の自由電子のペアは、その電磁吸引力を持つ部分的に正に帯電し、隣接する分子の中心を魅了します。ボンディングこのタイプの水素結合と呼ばれています。正、負の繰り返しパターンを生成するように合わせて他の水分子と水の水素結合の各分子、。肯定側は、負の酸素は水素である。この現象は、水の水素結合は、水の高表面張力について説明します。これは表面上の分子が弱いこれらの水素結合により、液体の残りの部分に接合されていることを意味します。他の類似した分子はすでに気体の状態に変更されているのに対し、このような理由から、水は、比較的高温で、まだ液体である。

原子間の結合は、様々な方法で描写することができます：

H：ポイント、またはドットでH式は、電子を示す

H - Hまたは塩化水素とH Clの価電子式

分子のH2塩酸の化学式

酸、塩基、塩

分子間力

ほとんどの無機化合物は酸、塩基又はその塩のいずれかに分類されています。 S.アレニウス（スウェーデンの物理化学者）は、酸の最も頻繁に使用される定義のいずれかを思い付いた。

その定義によれば、酸は水の放出水素カチオン（正電荷の水素原子）に溶解した材料である。拠点は、他の一方で、溶解した溶液に、水酸化イオン（一原子酸素の負に荷電した化合物は、一つの原子水素）を放出材料である。

塩は、他の負に帯電し、正に荷電した一面で、原子や分子で作られています。

彼らは、その酸が唯一の金属からのイオンと水素を置き換えるために、それらの正電荷との水素原子をあきらめ酸から形成される。

酸と塩基の数は、その化学メイクや反応機構が知られていたずっと前から知られていた。純粋な物質として、彼らはお互いに区別はありません。だから、酸は、それらの特徴的な性質を決定するために化学者のためのために水に溶解する必要があります。酸は水に入れたときに反応することから始まります。水溶液中の水素陽イオンと陰イオンに対応する、互いに独立した酸のイオン。これらのイオンの両方が、水中で自由に、それと対話します。本質的には、水分子が水和イオンと呼​​ばれるものを作成し、イオンを取り囲む。したがって、水素イオンは、反応では、単離されたままですが、正に帯電した "水"分子を生成する水和反応を起こしていませんH2 O + H + = H3O +。これらのイオンは、文字に酸性であるためのソリューションを引き起こし、H3Oの過剰を示す、変更するには、インジケータの色を引き起こす+

溶液中のイオン。 （インジケータは酸または塩基は、溶液中に存在するかどうかを区別することができます物質である。）さらに、溶液中のイオンは電気を行い、又は導電性であるためのソリューションを引き起こします。

ベースが水に溶解されている場合、正のイオンが溶液中に放出され、その負の水酸化物イオンをご利用いただけます。水酸化物イオンを含む溶液は、塩基性溶液、またはアルカリ性溶液である。単に酸と同じように、溶液中に放出イオンは水和であるか、または水に囲まれています。これらのソリューションは、電流を実施しています。基本的なソリューションは、インジケータの色に影響し、酸と反応させた塩基性塩を生成することができます。塩基としては、基本的にはイオンの格子です。その固体はまた電流を行うことができます。

酸と塩基のブレンステッド - ローリーの理論によれば、溶液中に、プロトン、又は水素原子を放出する任意の化合物が酸である。プロトンを受け入れる任意の化合物がベースと見なされます。彼らはプロトンまたは水酸化物イオンを放出するため、溶解した塩基と酸が含まれているソリューションは、電気を行っています。

電流は、溶液を介して実行されている化学プロセスは、電解と呼ばれています。債券は、新しい物質は導体、または電極の端部に形成されていると、電気分解に起因する過程で壊れています。

電解反応が電流を運ぶためのソリューションを可能にする、解離イオンが含まれているソリューションの種類を必要とします。

正に荷電したカチオンは負に帯電した電極は、カソードに移行しながら、イオン溶液の電気分解時には、負に帯電したイオン（陰イオン）、正に帯電した電極（アノード）に移行します。酸性または塩基性溶液の場合には、正イオンが負の水酸化物イオンが陽極（正極の電極）に泳ぐのに対し、カソード（負極の電極の端）に移行します。これらのタイプのソリューション（電解と呼ばれる）では、全く結晶格子のように電子の移動ではなく、対応する電極に自由に水泳イオンの移動はありません。イオンの数は、かどうかの決定要因であり、どれだけ、このソリューションは、電気を通す。

溶液中の水素イオンの量は、溶液のpHの値として測定されます。 pHの値は、陽子（0から14から測定した水素（H）の濃度を与える負のベース10の対数です。OのpHが14の値は0.00000000000001の濃度を水素= 1の濃度を意味しな​​がらことを意味します0〜7のpHを有する。ソリューションは、酸性である。

液の酸性文字は上昇pHが低下します。 7のpHで、溶液は中性である。 pHが7から立ち上がるように、溶液のアルカリ性はありません。 7のpHで、水酸化物イオンとして水素イオンと同じ量があります。

指標は、反応の酸性または塩基文字を決定するために使用されています。これらの物質は酸性または塩基性溶液の存在下でそれらの色を変更するプロパティを持っている必要があります。たとえば、リトマス紙は、基本的な溶液中で青色に変色します。中性溶液では、ピンクです。塩基性溶液では、赤です。カラーの変更は、一つの指標ごとに異なる​​が、一つの特定の指標の特徴である。インジケータの右の選択で、pHはかなり正確に決定することができます。

酸溶液中に水素イオンをリリースすると程度は、酸の濃度に依存します。強い酸、それが溶液中にリリース以上のプロトンと同様に多くのマイナスイオン。 2つの有名な強酸は硫酸と塩酸（HCl）である。弱酸は、他の一方で、溶液中に多くのイオンとして解放しません。言い換えれば、彼らは完全に解離しない。弱い酸の例としては、クエン酸および酢酸が含まれています。

我々は同じ割合で同じように強い塩基性溶液と酸性溶液を混在させた場合、得られた溶液は中性になります。これは中和反応と呼ばれています。を形成する水 - - と塩中和反応で、水素イオンは、水酸化物イオンによって中和されています。熱はまた中和反応の間にリリースされています。

非常に遅いペースで働いていないように見えるか、行く多くの化学反応は、いくつかの材料の少量の添加によって加速することができる。触媒と呼ばれる材料は、反応物に追加されます。触媒を必要とする反応を触媒すると言われています。

触媒は反応に参加するが、それらは反応によって使用されていないとの反応によって変更されていません。触媒を必要とする反応のタイプでは、反応のいずれか遅すぎるか、まったく反応するだろう。言い換えれば、触媒は、システムのactivisationエネルギーの増加を高めることができます。化学反応における触媒の存在下では全く反応が容易に、またはいくつかのケースでは、可能になります：触媒が生成する点灯中間生成物を形成し、オリジナルの反応のいずれかを使用して反応させることにより、反応に参加しています必要な最終製品。一つの可能​​性は、触媒との相互作用の助けを借りて、反応の一つは、反応物の別のもの、それがより反応する新しい空間寸法やその他の特性を取得することです。我々は、触媒物質の異なる状態にある他の反応、および不均一系触媒として、物質のと同じ状態である均一系触媒、区別しています。...