Реферат по химии на тему Чистые и сверхчистые вещества

Периодическая таблица химических элементов Д.И. Менделеева дала мощный импульс развитию фундаментальной и прикладной химии, химической технологии, аналитической химии и материаловедения. Каждый элемент Периодической таблицы представляет собой идеализированное вещество с определённой структурой и свойствами, определяемыми существующими теоретическими представлениями. На протяжении многих веков человечество стремилось к получению чистых веществ с целью достижения желаемых свойств.
В современных условиях научно-технического прогресса важность чистых и сверхчистых веществ невозможно переоценить. В большинстве областей науки и техники требования к чистоте реагентов, материалов и препаратов становятся всё более строгими. Например, в фармацевтической отрасли даже незначительные примеси могут существенно повлиять на эффективность и безопасность лекарственных средств. Поэтому изучение методов получения, свойств и применения таких веществ является актуальной задачей.
Чистота как характеристика веществ, влияющая на потребительские качества используемых продуктов и материалов, была отмечена еще в древности. В последние годы достигнуты большие успехи в области создания и практического использования качественно новых материалов с особыми физическими свойствами и высокими эксплуата¬ционными характеристиками. Эти успехи во многом определяются развитием физического металловедения и металлургии чистых металлов.
По мере повышения чистоты веществ не только изменяются известные их свойства, но и выявляются новые, ранее «завуалированные» примесями. В частности, достижения техники очистки привели практически ко второму рождению таких редких металлов, как вольфрам, молибден, ванадий, цирконий, бериллий и др.
Успехи химии за последние десятилетия исключительно велики и не менее значителен технический прогресс в области чистых веществ. За 30 - 40 лет изменилось в корне само понятие о чистом веществе (в частности, о «химически чистом») и возросли требования к реактивам лабораторного назначения. Создана заново новая отрасль химии, занимающаяся особо чистыми, сверхчистыми веществами.
Если 30 лет назад лучшие образцы реактивов содержали не менее
1*10-2-1*10-3 %примесей многих элементов, то теперь выпускаются отечественные сверхчистые материалы, содержание отдельных примесей в которых не превышает 1*10-8 - 1*10-10 %.
Цель работы – рассмотреть понятие чистых и сверхчистых веществ.
Задачи работы:
- рассмотреть понятие, получение, основные характеристики чистых и сверхчистых веществ;
- ознакомиться с аналитическими методами, используемыми для обнаружения примесей в веществах.
Для решения поставленных задач были использованы следующие методы: синтез, анализ, системный и сравнительный анализ.







































1. Чистые вещества: понятие, получение, основные характеристики

Вещество соотносится с состоянием объекта, обладающего определённым составом и специфическими свойствами. Вещества делятся на две категории: чистые вещества и нечистые вещества (смеси).
Вещество обладает различными отличительными свойствами. Вот некоторые из них:
1) Вещество — это форма материи, имеющая определенный состав и свойства.
2) В отличие от смесей, их можно разделить на элементы, присутствующие в веществе, с помощью физических процессов.
3) В состав вещества входят атомы и молекулы, которые отвечают за его состояние.
4) Как гласит свойство материи, вещество также должно занимать некоторое пространство и иметь некоторый вес.
Примерами веществ являются железо, сахар, хлорид натрия, водород, кислород, золото, серебро и метан. В свою очередь, примерами чистых веществ являются сахар, хлорид натрия и метан. Примерами смесей или нечистых веществ являются морская вода (образованная из смеси солей), чернила (набор разноцветных красителей), сырая нефть (комбинация органических соединений) и сухой воздух (комбинация различных газов, присутствующих в окружающей среде).
«По химическому составу чистые вещества могут являться как простыми веществами (состоящими из атомов одного элемента, пример: алюминий, кислород), так и сложными (состоящими из нескольких элементов: дистиллированная вода, гидроксид калия). Абсолютно чистые вещества получить невозможно, поэтому чистыми веществами условились называть такие вещества, в которых почти нет примесей» [1, С. 97].
Будь то элемент, молекула или соединение, чистые вещества обладают схожими физическими и химическими свойствами. Эти предсказуемые свойства делают чистые вещества основой химии, поскольку известные взаимодействия могут быть использованы для создания новых материалов и новых типов материи:
Физические свойства. Независимо от того, где находится данное чистое вещество, его физические свойства будут идентичны свойствам любого другого чистого вещества того же химического состава.
Химические свойства. Все чистые вещества проявляют одинаковые химические свойства независимо от места их нахождения.
«Химические свойства, то есть поведение чистого вещества в ходе химических превращений, включают:
-Воспламеняемость;
-Токсичность;
-Кислотность;
-Реактивность;
-Растворимость;
-Электроотрицательность;
-Ионизация;
-Координационное число (число атомов, связанных с данным атомом)» [2, С. 76].
Вся материя представляет собой либо чистое вещество (атомы или соединения), либо смесь. Гетерогенные смеси не являются чистыми веществами, поскольку имеют переменный состав. Смеси образуются путём соединения различных веществ.
Гетерогенные смеси не обладают теми же характеристиками, что и чистые вещества. Например, один образец гетерогенной смеси может иметь иные физические и химические свойства, чем второй образец той же смеси.
«Любое вещество, состоящее исключительно из атомов одного типа, считается элементом и чистым веществом. От самого лёгкого элемента, водорода, до самого тяжёлого элемента, оганесона. Текущая версия Периодической таблицы элементов, утвержденная Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), включает 118 элементов, каждый из которых является чистым веществом» [6, С. 4].
Ковалентные связи (два или более атомов, совместно использующих электроны) образуют молекулы. Молекула - это совокупность двух или более атомов, образующая наименьшую идентифицируемую единицу чистого вещества. Если молекула распадётся, она не будет обладать ни физическими, ни химическими свойствами чистого вещества.
Чистые вещества делятся на две основные категории: элементы и соединения. Вот чем они отличаются:
Элементы: Простейшая форма, только один тип атомов (например, железо – Fe, кислород – O2).
Соединения: Молекулы, состоящие из двух или более элементов, химически связанных в фиксированных пропорциях (например, вода – H2O, хлорид натрия – NaCl).
Примеры распространённых чистых веществ:
Золото (Au) – чистый элемент;
Кислород (O2) – чистый элемент;
Дистиллированная вода (H2O) – чистое соединение;
Хлорид натрия (NaCl) – чистое соединение;
Углекислый газ (CO2) – чистое соединение.