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Zustände der Materie

    nAlles, was eine Masse und nimmt Raum, ist die Materie. Die folgende Einteilung wird helfen, definieren die Staaten, in denen die Materie auftreten können.

    Solid – rigid Stoff, der behält seine Form, es sei denn, verzerrt durch eine Kraft

    Kristalliner, Fester als oben und die Struktur (Verteilung der Komponenten) sehr regelmäßigen und sich wiederholenden – Fernkampf um

Nicht-Kristalliner Feststoff – wie oben, aber die Struktur weist eine nahordnung – Glas ist ein nicht kristalliner oder amorpher Feststoff

Flüssig – fließt und passt sich der Form Ihrer container – Nahkampf um

Gas – fließt leicht und dehnt seine container – ungeordnete Struktur

    n ist ein kristalliner Feststoff

n ist natürlich vorkommendes

n anorganisch – nicht gebildet, als Teil des Lebens-Prozess

  • hat eine Feste Chemische Zusammensetzung oder einer Zusammensetzung, variiert über einen bekannten Umfang
  • Struktur eines Atoms

      nAlle Materie besteht aus chemischen Elementen, von denen jedes besteht aus Teilchen, sogenannte Atome. Eine eher grobe, aber nützliche Bild des atoms eine starre Kugel. Die Radien der Atome sind ein paar Angström (wobei ein ångström ist 10 -10 cm. Gibt es 92 so genannten natürlich vorkommenden Elemente, von denen 90 erkannt werden können auf der Erde zu dieser Zeit. Was passiert ist, um die „fehlenden 2“ bleibt für Sie zu denken.

    Diese Kugeln enthalten einen zentralen Zellkern enthält zwei Arten von Teilchen:

    • Protonen tragen eine positive Ladung und
    • Neutronen , die sind neutral (keine Ladung)

    Für unsere Zwecke werden wir ignorieren, quarks und anderen Teilchen, die wir antreffen würde, wäre dies eine Obere Stufe Physik-Kurs. n

    Die Ordnungszahl ist die Anzahl der Protonen im Kern des atoms. Die Atomare Massenzahl ist die Anzahl der Protonen plus Neutronen im Kern. Alle Atome eines Elements haben die gleiche Anzahl von Protonen, daher auch die gleiche Ordnungszahl; zum Beispiel alle Atome Wasserstoff ein proton im Atomkern. Jedes element erhält ein symbol, das H für Wasserstoff. Sie sollten lernen, die Symbole für die acht häufigsten Elemente in der Erdkruste [Sauerstoff (O), Silizium (Si), Aluminium (Al), Kalzium (Ca), Eisen (Fe), Magnesium (Mg), Natrium (Na) und Kalium (K)] .

      nCalcium ist der Ordnungszahl 20. Daher

    Es gibt 20 Neutronen im Atomkern von einem Calcium-atom
    Es gibt 20 Protonen im Kern ein Calcium-atom
    Ein Calcium-atom wiegt 20 atomic mass-Einheiten

    Wenn wir könnten, Wägen einzelne Atome von calcium finden wir einige Variationen in Ihrer Masse; diese müssen aufgrund von Variationen in der Zahl der Neutronen im Kern wie alle müssen die gleiche Anzahl von Protonen – 20. Atome, die die gleiche Ordnungszahl aber unterschiedlicher Masse zahlen sind Isotope. Zum Beispiel, alle Kalzium-Atome haben eine Ordnungszahl von 20, aber es gibt drei Isotope von Kalzium – 39, 40 und 42. (Wie viele Neutronen hat jedes Isotop besitzen?)

      nEin calcium-atom ist mit einer Masse von 42. Daher

    es gibt 20 Protonen und 22 Neutronen im Kern
    es gibt 20 Neutronen und 22 Protonen im Atomkern
    es gibt 20 Protonen und 42 Neutronen im Kern

    Zusätzlich zu den Teilchen in den Zellkern, es sind negativ geladene Teilchen – Elektronen , die „Umlaufbahn“ der zentrale Kern. Anerkennung, dass die Verteilung der Elektronen um den Atomkern ist nicht zufällig war eine der großen Leistungen der Physiker in den 1920er – Jahren in der Quantenmechanik.

    Elektronen besetzen „Ebenen“, die Trennung von einigen Volumen des Raumes, die Elektronen können passieren aber nicht so bleiben. In der Tat, viel von dem Volumen eines atoms besteht aus leerem Raum. [Ich erinnere mich, dass dies ist, wie Superman war in der Lage, durch Feste Objekte!] Elektronen sind „angezogen“ dem Atomkern (positive und negative Ladungen anziehen).

    Der primäre Geschäftsbereich von diesen Ebenen ist aufgerufen, den hauptquantenzahlen. Die erste Ebene (K) am nächsten ist der Kern. Als AUFTRAGGEBER Anzahl 1 erhöht. 2. 3. 4 die Anzahl der Elektronen kann sich in die Stufe erhöht.

    In einem neutralen atom ist die Anzahl der negativen Teilchen ist gleich der Anzahl der positiven Teilchen (Elektronen = Protonen).

      nEin atom calcium hat 20 Neutronen. Daher

    seine Massenzahl 40
    es gibt 20 Protonen im Atomkern
    es werden 20 Elektronen umliegenden Kern
    alle der oben genannten korrekt sind

    Eine nützliche übung ist für den Anfang das erste element (Wasserstoff) mit einem proton und einem Elektron, und fügen Sie die Protonen und Elektronen zu bauen, bis die restlichen chemischen Elemente. Der build-up Prozess funktioniert wie folgt. Beginnen Sie mit einem single-electron – es nimmt die leere Ebene am nächsten an den Kern. Das zweite Elektron geht in die erste Ebene (atomic Helium) und die shell-K) gefüllt ist. Eigentlich sind es sub-Ebenen innerhalb der main-Ebene (mit Ausnahme der K-Schale).

      nWenn ein Elektron entfernt wird, ein Natrium-atom

    es ist eine mehr negative Ladung als positive Ladung : -1
    es ist eine mehr positive Ladung als negative Ladung : +1

    Ein ion ist ein geladenes atom, das heißt, es ist ein überschuss an positiven (Kationen) oder negativ geladen (anion). Wenn ein Elektron entfernt wird ein Kation gebildet wird. Wenn ein Elektron Hinzugefügt wird ein anion gebildet wird. Der acht häufigsten Elemente in der Erdkruste nur Sauerstoff bildet Anionen; den rest bilden Kationen durch Verlust eines oder mehrerer Elektronen. Wenn es 8 äußeren Elektronen in den s-und p-sub-shells hat das atom eine Tendenz zu widerstehen, ändern und Ionen gebildet werden, die mit großen Schwierigkeiten-wenn überhaupt.

      nEin atom von element Z hat 40 Protonen. Also, die äußeren die meisten, die Valenzelektronen werden in die Haupt-shell?

      nWie viele der 40 Elektronen sind in der äußeren Ebene?

    Chemische Bindung

      nDie meisten Elemente in der Erde reagieren auf form-verbindungen, obwohl es ein paar, die stabil sind, die als Elemente (z.B. gold). Es gibt mehrere „bonding-Modelle“ müssen zusammengefasst werden.

      Ionische Bindung – Element 11 (Natrium) hat eine einzelne Valenz-Elektron kann relativ leicht verloren gehen, da es relativ weit von der positiven Ladungen im Kern. Sauerstoff braucht (Ordnungszahl 8) benötigt zwei Elektronen geben ihm die volle s-und p-Unterschalen. Die Verbindung Na2O besteht aus zwei Natrium-Kationen und ein Sauerstoff-anion. Jedes Natrium trägt ein einzelnes Elektron auf den Sauerstoff, geben den Sauerstoff eine Ladung von -2. Diese Verbindung wird „zusammengehalten“ durch Ionische Bindungen.

    Kovalente Bindung Kohlenstoff enthält 6 Elektronen und 4 von Ihnen sind in der äußeren Niveau (L-Niveau). Zwei Kohlenstoffe binden konnte, indem Ihre vier Elektronen, die schaffen würde, die volle s-und p-Unterschalen in der L Haupt-shell. Kovalente Bindung umfasst, die Freigabe Elektronen.

    Metallische Bindung – Metalle sind bekannt für Ihre Fähigkeit zur Durchführung der Fluss von Elektronen. Metallische Bindung bedeutet eine „Verschmieren“ die Valenz-Elektronen der Metall-Atome. Diese Elektronen werden leicht verdrängt.

    van-der-Waals-Bindung Die Kohlenstoffatome im Graphit sind kovalent gebundene bilden Blätter von Kohlenstoff-Atomen. Die Blätter zusammengehalten werden durch schwache Anziehungskräfte.

    Die Periodische Tabelle bietet einen Rahmen, in dem die chemischen Elemente, so dass Ihre Gemeinsamkeiten erkannt werden. Betrachten Sie die Eigenschaften von Sauerstoff-und Silizium – die zwei häufigsten Elemente in der Erdkruste, die durch klicken auf die Symbole auf der Periodischen Tabelle.

    Die Erkenntnis, dass die Elemente, die gestaltet werden könnten, in eine systematische Weise so zu betonen, die Beziehungen zwischen den Elementen, war ein bedeutender Durchbruch in der Geschichte der Chemie. Zum Beispiel alle Elemente in der ersten Spalte (die Alkalimetalle) haben ein einzelnes äußerste Elektron in seiner äußersten sub-shell (- s sub-shell). Alle diese Elemente können verlieren ein einzelnes Elektron bildet ein Kation mit einer +1 berechnen. Alle Elemente in der Spalte auf der rechten Seite (inert oder Nobel-Gase) haben zwei s-Elektronen und acht p-Elektronen in Ihre äußerste Ebene (die so genannte Valenz-Ebene). Beachten Sie, dass die Periodische Tabelle hat die Form eines verzerrten „H“. Die vertikalen Balken (Seiten H) enthalten, der Eine Gruppe von Elementen. Die zentrale bar enthält der „übergang“ – Elementen. Unten auf der Seite sind zwei Zeilen – der „Lanthanide“ und „Actiniden“. Schauen, um zu sehen, wo diese Zeilen passen in das „H“. Wenn diese Zeilen, die gezeigt in der richtigen position im Periodensystem der wäre weniger kompakt.

    Die Chemische Zusammensetzung der Kontinentalen Kruste

      nAcht Elemente machen etwa 99% des Gewichts der kontinentalen Kruste

    25%

  • Aluminium
  • Eisen
  • Calcium
  • Natrium
  • Magnesium
  • Kalium

    Mineralischen Strukturen

      nDenken Sie über die Aussage, dass der Sauerstoff nimmt 95% des Volumens der Erdkruste. Wenn Oxygene wurden Würfel, die Sie zusammengepackt werden konnten, zu füllen Raum. Jedoch, die Oxygene vermutlich Sphären und Sie kann nicht packen gleich große Kugeln zu füllen, bis alle Platz; einige offene Räume bleiben im inneren des Rahmens erzeugt durch die Oxygene. Andere Ionen, die passen in diese offenen Räume. Im Allgemeinen, diese Räume sind die „normalen“.

    Eine häufige Art von Raum, die erstellt, wenn drei Oxygene auf der Unterseite und einer auf der Oberseite. Dies nennt man einen „Tetraeder “ void“. (Ein Tetraeder ist eine regelmäßige Feste, die aus vier Gesichtern, die jeweils ein gleichseitiges Dreieck.) Je größer die Ionen, desto größer ist die bevorzugte Website.

    Die koordinationszahl eines Kations ist die Anzahl der nächsten Nachbarn Anionen. Silizium, mit einer Ausnahme, die lieber „sitzen“ in einer tetraedrischen void gebildet durch die Verpackung Sauerstoff-Anionen zusammen. So, Silizium hat in der Regel eine koordinationszahl von 4 auf. Koordination Nummern werden verwendet, um produzieren eine Strukturformel.

    Denken Sie daran, dass die Indizes geben die Anzahl der Ionen in einem Formel-Einheit, und die zahlen vor den chemischen Symbolen gegeben, die Koordinierung zahlen. Quarz und Stishovite sind Modifikationen (viele Formen). Sie haben gleiche Chemische Zusammensetzung, unterscheiden sich aber in der Struktur und damit der physikalischen Eigenschaften. Eine Druckerhöhung begünstigt eine größere koordinationszahl. Temperatur hat die umgekehrte Wirkung. Wenn ein großer Meteorit wurden, um die Auswirkungen Quarz dann stishovite bilden könnten (wenn der Druck ausreichend hoch).

    Andere Modifikationen sind:

    • Diamant und Graphit (carbon)
    • Kalzit und Aragonit (beide Calciumcarbonat)

      nCalcit und Aragonit unterscheiden sich in Struktur, die in Calcit jedes calcium-ion ist umgeben von 6 nächsten Nachbarn Oxygene. Dies ist eine Oktaedrische Struktur. In Aragonit jedes calcium-ion ist umgeben von 9 nächsten Nachbarn Oxygene. Welche dieser beiden Mineralien hat die höchste Dichte?

    In der definition von mineral wurde festgestellt, dass es ein mineral ist eine Feste Zusammensetzung (wie Quarz) oder einer Zusammensetzung, die variable innerhalb einer Frist. Betrachten Sie die beiden Mineralien Forsterit und Fayalite.

    Beachten Sie, dass die beiden Mineralien unterscheiden sich chemisch in, dass man Mg (magnesium) und die anderen Fe (Eisen). Der rest der chemischen Formeln sind identisch. Beachten Sie, dass die beiden Mg-und Fe-sitzen im 6-fache Websites (achtkantig). Die Größen dieser beiden Ionen sind nahezu identisch, der Aufpreis auf beiden ist +2 und die Mg-O und Fe-O-Bindungen sind dominately ionic in der Natur. Wenn solche ähnlichkeiten auftreten der Ionen kann Ersatz für jedes andere bilden eine Feste Lösung Serie. Die Serie zwischen diesen beiden end-Mitglieder aufgerufen, die Olivin-Reihe. Die Kompositionen reichen von reinem Forsterit reinen Fayalite. Nicht alle Feste Lösung Serie sind abgeschlossen; einige weisen eine begrenzte Menge der substitution.

    Fast alle der häufigsten Mineralien, die wir arbeiten, sind Feste Lösung Serie. Quarz ist die Bemerkenswerte Ausnahme.

    Die Klassifikation der Mineralien

    Die umfangreichste Klassifikation der fast 3.500 bekannten Mineralien basiert auf der chemischen Zusammensetzung. So erkennen wir Systemeigenen Elemente (einzelne Chemische Elemente), Carbonate (mit dem CO3 – Gruppe, – Silikate (enthält Silizium und Sauerstoff) und andere umfassende Chemische Gruppen.

    Chemisch ist die Silikate sind sehr kompliziert und nicht viel Fortschritte in Verständnis, bis eine strukturelle Klassifizierung entwickelt wurde. Die häufigsten „strukturelles element“ wird die Silizium/Sauerstoff-Tetraeder. Die einfachste strukturelle Klasse der Silikate besteht aus den verbindungen (Mineralien), die aus einzelnen Tetraeder – die inselsilikate (nesosilikate). Tetraeder teilen können Oxygene zwischen sich. Zwei, drei und vier Oxygene pro Tetraeder geteilt werden kann und in einigen Strukturen mit zwei oder mehr sharing-Systemen existieren. Die häufigsten Mineralien sind unten aufgeführt. (beachten Sie, dass alle diese enthalten Si und O, und viele enthalten auch Al).

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