ماده شیمیایی

ماده شیمیایی نوع ماده است که ترکیب شیمیایی ثابت و خصوصیات مشخصی دارد. ماده شیمیایی را نمی‌توان با روش‌های جداسازی فیزیکی یعنی بدون شکستن پیوندهای شیمیایی به عناصر تشکیل دهنده آن را جدا کرد. انواع مواد شیمیایی می‌توانند شامل مواد ساده، ترکیبات شیمیایی، یا آلیاژ باشند.

مواد شیمیایی معمولاً خالص نامیده می‌شوند تا آنها را از مخلوط جدا کنند. یک نمونه معمول از انواع مواد شیمیایی آب خالص است آبی که از رودخانه گرفته شود همان خصوصیاتی رادارد که در آزمایشگاه ساخته می‌شود. سایر مواد شیمیایی که معمولاً به صورت خالص با آنها روبرو می‌شویم عبارتند از: الماس، کربن، طلا، نمک سفره (کلرید سدیم) و قند تسویه شده (ساکارز) با این حال، در عمل هیچ ماده‌ای کاملاً خالص نیست و خلوص شیمیایی با توجه به استفاده در نظر گرفته شده از مواد شیمیایی مشخص می‌شود. انواع مواد شیمیایی به صورت مواد جامد، مایعات، گازها یا پلاسما وجود دارند و با تغییر دما یا فشار ممکن است بین این مراحل باید تغییر کند. مواد شیمیایی با استفاده از واکنش‌های شیمیایی ممکن است ترکیب یا تبدیل به مواد شیمیایی دیگر شوند.مواد شیمیایی

یک ماده شیمیایی می‌تواند یک عنصر شیمیایی خالص یا یک ترکیب شیمیایی خالص باشد. اما استثنائاتی در این تعریف وجود دارد. یک ماده خالص می‌تواند به عنوان نوعی ماده تعریف شود که هم ترکیب قطعی داشته باشد و هم خصوصیات مشخصی داشته باشند. ترکیبات غیر استوکیومتری یک مورد خاص است (در شیمی معدنی) که قانون ترکیب ثابت را نقض می‌کند و برای آنها رسم خط بین یک مخلوط و یک ترکیب مانند هیدرید پالادیوم، گاهی دشوار است.

تعاریف گسترده‌ای از انواع مواد شیمیایی را می‌توان یافت. برای مثال اصطلاح ماده شیمیایی به معنی هر ماده آلی یا معدنی با هویت مولکولی خاص است.

در زمین شناسی به مواد تشکیل دهنده یکنواخت مواد معدنی گفته می‌شود، در حالی که مخلوط‌های فیزیکی (مصالح) از چندین ماده معدنی به عنوان سنگ تعریف می‌شوند. با این حال بسیاری از مواد معدنی به طور متقابل در محلول‌های جامد حل می‌شوند، به طوری که یک سنگ واحد با وجود مخلوط شدن در اصطلاحات استویومتری یک ماده یکنواخت است.

انواع مواد شیمیایی ممکن است شامل مواد خالص و مخلوط‌هایی با ترکیب یا فرآیند تولید مشخص باشند. به عنوان مثال، مقررات اتحادیه اروپا مواد یکپارچه، مواد چند مؤثر و موادی از ترکیب ناشناخته یا متغیر را تعریف می‌کنند. دو مورد اخیر شامل چندین ماده شیمیایی هستند. با این حال هویت آنها می‌تواند یا با تجزیه و تحلیل مستقیم شیمیایی یا مراجعه به یک فرآیند تولید واحد ایجاد شود. به عنوان مثال، زغال چوب مخلوط بسیار پیچیده و جزئی کاملاً پلیمری است که می‌تواند با فرآیند تولید آن تعریف شود. بنابراین، اگرچه هویت دقیق شیمیایی ناشناخته است اما می‌توان با دقت کافی شناسایی کرد.

پلیمرها تقریباً به عنوان مخلوطی از مولکولهای جرم مولرهای متعدد ظاهر شوند، که هر یک از آن‌ها می‌تواند یک ماده شیمیایی جداگانه در نظر گرفته شود. با این حال پلیمر ممکن است توسط یک پیش ماده شناخته شده یا واکنش‌ها و توزیع جرم مولی تعریف شود. به عنوان مثال پلی اتیلن ترکیبی از زنجیره‌های بسیار طولانی از تکرار CH2– است و به طور کلی در چندین توزیع انبوه مولی به فروش می‌رسد.

تاریخچه

مفهوم ماده شیمیایی در اواخر قرن هجدهم پس از کار شیمیدان جوزف پروست در مورد ترکیب برخی ترکیبات شیمیایی خالص مانند کربنات اساسی مس به پایداری رسید. او استنباط کرد که همه نمونه‌های یک ترکیب دارای ترکیب یکسان هستند؛ یعنی همه نمونه‌ها نسبت جرم عناصر موجود در ترکیب را به یک اندازه دارند. این اکنون به عنوان قانون ترکیب ثابت شناخته می‌شود. بعداً با پیشرفته روش‌هایی برای سنتز شیمیایی به ویژه در حوزه شیمی آلی، کشف بسیاری از عناصر شیمیایی و تکنیک‌های جدید در حوزه شیمی تحلیلی برای جداسازی و تسویه عناصر و ترکیبات از انواع مواد شیمیایی منجربه استقرار شیمی مدرن شده است.

ایزومریسم برای محققان اولیه باعث شبهات زیادی می‌شود، زیرا ایزومرها دقیقاً ترکیب یکسانی دارند؛ اما در پیکربندی اتمها متفوتند. به عنوان مثال گمانه‌زنی‌های زیادی در مورد هویت شیمیایی بنزین وجود داشت، تا اینکه ساختار صحیح توسط فردریش آگوست شرح داده شد. به همین ترتیب ایده استریوایزومریسم -که اتم‌ها ساختار سفت و سخت سه بعدی دارند و از این طریق می‌توانند ایزومرهایی را تشکیل دهند که فقط در ترتیب سه بعدی آنها متفاوت است- یک گام مهم دیگر برای درک مفهوم مواد شیمیایی مجزا بود. به عنوان مثال اسید تارتاریک دارای سه ایزومر مجزا است، یک جفت دیاسترومر با یک دیاستروومر که دو انانومر تشکیل می‌دهد.

عناصر شیمیایی

عنصر ماده‌ای شیمیایی است که از نوع خاصی از اتم تشکیل شده است و از این رو نمی‌تواند توسط یک واکنش شیمیایی به یک عنصر تبدیل شود، اگرچه می‌تواند از طریق واکنش هسته‌ای به عنصر دیگری انتقال داده شود. این امر به این دلیل است که تمام اتم‌های موجود در یک نمونه از یک عنصر دارای تعداد پروتون‌های یکسانی هستند، گرچه ممکن است ایزوتوپ‌های مختلفی با تعداد نوترون‌های مختلف باشد. از سال ۲۰۱۹، ۱۱۸ عنصر شناخته شده وجود دارد، که حدود ۸۰ مورد از آنها پایدار است -یعنی آنها با پوسیدگی رادیو اکتیو به عناصر دیگر تغییر نمی‌کنند.

بعضی از عناصر می‌توانند بیش از یک ماده شیمیایی واحد (آلوتروپ ها) رخ دهند. به عنوان مثال، اکسیژن به عنوان اکسیژن دیا تومیک و ازن وجود دارد.

بیشتر عناصر به عنوان فلز طبقه بندی می‌شوند. این‌ها عناصری با درخشش مشخص مانند آهن، مس و طلا هستند. فلزات به طور معمول برق و گرما را به خوبی انتقال می‌دهند و انعطاف پذیر هستند.

حدود ۱۲ عنصر مانند کربن، نیتروژن و اکسیژن به عنوان غیرفلزات طبقه‌بندی می‌شوند. غیر فلزات فاقد خاصیت فلزی هستند که در بالا توضیح داده شده‌اند. آن‌ها همچنین دارای الکتروونگاتیوی بالا و تمایل به تشکیل یون‌های منفی هستند. بعضی از عناصر مانند سیلیکون گاه به فلزات شباهت دارند و گاه شبیه به غیر فلزات هستند و به عنوان فلز شناخته می‌شوند.

ترکیبات شیمیایی

یک ترکیب شیمیایی، یک ماده شیمیایی است که از مجموعه خاصی از اتم یا یون تشکیل شده است. دو یا چند عنصر از طریق واکنش شیمیایی به یک ماده ترکیب می‌شوند، یک ترکیب شیمیایی را تشکیل می‌دهند.

همه ترکیبات ماده هستند اما همه مواد ترکیبات نیستند. یک ترکیب شیمیایی می‌تواند یا اتمی باشد، که در مولکول‌ها یا کریستال‌ها به هم وصل می‌شوند، که در آن‌ها اتم‌ها، مولکول‌ها یا یون‌ها یک شبکه بلوری تشکیل می‌دهند.

ترکیباتی که بر اساس اتم‌های کربن و هیدروژن ساخته می‌شوند ترکیبات الی نامیده می‌شوند و به سایر ترکیبات معدنی گفته می‌شود.

ترکیبات حاوی پیوند بین کربن و یک فلز ترکیبات ارگانو متریال نامیده می‌شوند.

ترکیباتی که اجزای آن‌ها الکترون‌ها را به اشتراک می‌گذارند به عنوان ترکیبات کووالانسی شناخته می‌شوند.

ترکیبات متشکل از یون‌های دارای بار مخالف به عنوان ترکیبات یونی یا نمکی شناخته می‌شوند.

در شیمی آلی بیش از یک ترکیب شیمیایی با همان ترکیب و وزن مولکولی وجود دارد. معمولاً به این ایزومرها گفته می‌شود. ایزومرها معمولاً دارای خصوصیات شیمیایی قابل ملاحظه‌ای هستند و اغلب ممکن است بدون اتصال به طور خودجوش جدا شوند. مثال رایج گلوکز در مقابل فروکتوز است. اولی آلدئید است و دومی کتون. ارتباط متقابل آنها نیاز به تجزیه و تحلیل آنزیمی یا اسید پایه دارد.

ایزو مرزا سیون به طور خود به خود در شرایط عادی اتفاق می افتد، به گونه‌ای که یک ماده خالص را نمی‌توان در تاتومرهای خود جدا کرد. حتی اگر این موارد بتوانند طیف سنجی، یا حتی در شرایط خاص جدا شوند. یک نمونه متداول گلوکز است که دارای فرم‌های زنجیره باز و حلقه است هیچ کس نمی‌تواند گلوکز خالص زنجیره بازتولید کند.

مخلوط‌های شیمیایی

همه مواد از عناصر مختلف و ترکیبات شیمیایی تشکیل شده‌اند، اما این مواد اغلب با هم مخلوط می‌شوند. مخلوط‌ها حاوی بیش از یک ماده شیمیایی هستند و ترکیب ثابت ندارند. در اصل آنها را می‌توان با فرایندهای صرفاً مکانیکی به مواد تشکیل دهنده جدا کرد. خاک و چوب نمونه‌های رایج مخلوط‌ها هستند.

فلز آهن خاکستری و گوگرد زرد، هر دو عناصر شیمیایی هستند و می‌توانند به هر نسبت با هم مخلوط شو تا مخلوط زرد-خاکستری تشکیل شود. هیچ فرآیند شیمیایی رخ نمی‌دهد و گوگرد و آهن را می‌توان با یک فرایند مکانیکی از قبیل استفاده از آهنربا برای جذب آهن از هم جدا کرد، می‌تواند به عنوان مخلوط شناخته شود.

در مقابل اگر آهن و گوگرد به نسبت مشخص یک اتم آهن برای هر اتم گوگرد یا با وزن ۵۶ گرم آهن به ۳۲ گرم گوگرد با هم گرم شوند واکنش صورت می‌گیرد و ماده جدیدی تشکیل می‌شود. آهن مرکب سولفید با فرمول شیمیایی feS. ترکیب حاصل از آن تمام خصوصیات یک ماده شیمیایی را دارد و مخلوطی نیست. سولفید آهن دارای خصوصیات متمایز خود مانند نقطه ذوب و حلالیت است و این دو عنصر با استفاده از فرآیندهای مکانیکی معمول نمی‌توانند از هم جدا شوند. آهنربا قادر به بازیابی آهن نخواهد بود، زیرا آهن فلزی در این ترکیب وجود ندارد.

انواع مواد شیمیایی ساخته شده از مواد شیمیایی

در حالی که اصطلاح ماده شیمیایی یک اصطلاح فنی دقیق است که مترادف با شیمی برای شیمی دانان است، کلمه شیمیایی به طور کلی در دنیای انگلیسی زبان استفاده می‌شود تا به مواد (خالص) مواد شیمیایی و مخلوط‌ها (که اغلب آنها ترکیبی گفته می‌شود) استفاده شود. به ویژه هنگامی که در آزمایشگاه یا یک فرآیند صنعتی تولید یا تصفیه می‌شود.

در صنایع شیمیایی مواد شیمیایی ساخته شده از مواد شیمیایی، آن‌هایی هستند که می‌توانند با حجم تولید به مواد شیمیایی فله، مواد شیمیایی خوب و مواد شیمیایی موجود در تحقیقات طبقه بندی شود.

مواد شیمیایی فله‌ای در مقادیر بسیار زیاد معمولاً با فرایندهای مداوم بسیار بهینه شده و قیمت نسبتاً کم تولید می‌شوند.

مواد شیمیایی خوب با هزینه بسیار کمی در مقادیر کم برای برنامه‌های کم حجم مانند بیوکسیدها، داروهای گیاهی و مواد شیمیایی مخصوص برای کاربردهای فنی تولید می‌شوند.

مواد شیمیایی تحقیق به صورت جداگانه برای تحقیق تولید می‌شوند مانند جستجو در مسیرهای مصنوعی یا مواد غربالگری برای فعالیت‌های دارویی. در واقع قیمت هر گرم آن‌ها بسیار بالاست، اگرچه آنها فروخته نمی‌شوند.

علت تفاوت در حجم تولید، پیچیدگی ساختار مولکولی مواد شیمیایی است مواد شیمیایی فله‌ای معمولاً بسیار پیچیده هستند، در حالی که مواد شیمیایی خوب ممکن است پیچیده‌تر باشند. همان طور که در بالا گفته شد تولید یک ماده شیمیایی نه تنها سنتز بلکه تصفیه آن برای از بین بردن فراورده‌های جانبی و ناخالصی‌های موجود در سنتز است.

نام گذاری

هر ماده شیمیایی دارای یک یا چند نام سیستماتیکی است که معمولاً بر اساس قوانین IUPAC نامگذاری می‌شود. بسیاری از ترکیبات با نام‌های رایج‌تر و ساده‌تر آنها شناخته می‌شود که بسیاری از آنها نامی منظم دارند به عنوان مثال قند، هیدروکسی متیل نام گذاری شده است. محصولات طبیعی و داروهای شیمیایی نیز نام‌های ساده‌تری دارد.

از ماه می ۲۰۱۱ حدود ۶۰ میلیون ترکیب شیمیایی شناخته شده است.

انواع مواد شیمیایی

مواد شیمیایی به دو دسته تقسیم می شوند: مواد معدنی و مواد آلی.

مواد شیمیایی آلی در گذشته به موادی آلی گفته می‌شد که ریشه گیاهی یا حیوانی داشته باشند و همچنین بدن انسان ها قادر به ساختن آنها بود. اما در سال ۱۸۲۸ ووهلر برای نخستین بار اوره را در آزمایشگاه از یک ترکیب معدنی ساخت. امروزه میلیونها ماده آلی شناخته شده که بسیاری از آنها را می‌توان در آزمایشگاه ها تهیه کرد. مواد آلی به ترکیبات کربن که بیشتر آنها شامل هیدروژن ها یا هالوژن ها به همراه عناصر دیگر هستند، اطلاق می‌شود.

دو منبع بزرگ مواد آلی که از آنها مواد آلی ساده تهیه می‌شود، نفت و زغال سنگ است. این دو ماده فسیلی چون حاصل تجزیه جانوران و گیاهان هستند دارای مقدار زیادی مواد آلی می‌باشند.

مواد شیمیایی معدنی

باقیمانده عناصری که وجود دارد و کربن نقش زیادی در ترکیب آنها دارد را مواد شیمیایی معدنی می نامند.

تفاوت های مواد آلی و مواد معدنی

۱) در تمامی مواد آلی کربن وجود دارد و همچنین اتمهای کربن می‌تواند با یکدیگر ترکیب شوند و یک زنجیره ای طولانی را تشکیل دهند، در صورتی که مواد معدنی بدون کربن بسیاری وجود دارد و اتم های آن با یکدیگر ترکیب نمی شوند.

۲)مواد آلی در برابر حرارت مقاومت کمتری نسبت به مواد معدنی از خود نشان می‌دهند.

۳) بیشتر واکنش های میان مواد آلی دوطرفه و آهسته است ولی بیشتر واکنش های مواد معدنی سریع اتفاق می‌افتد.

۴) در ترکیبات آلی ممکن است دو یا چند جسم متفاوت با فرمول ساختمانی مختلف دارای یک فرمول مولکولی باشند که در اصطلاح به آنها ایزومر گفته می‌شود. به طور مثال الکل معمولی با ماده ای به نام اکسید متیل، ایزومر است. زیرا هر دو دارای یک فرمول مولکولی هستند. در صورتی که هیچ ایزومری در ترکیبات معدنی دیده نمی‌شود.

انواع مواد آلی

هیدروکربن های ساده

ترکیباتی هستند که فقط از کربن و هیدروژن ساخته شده باشند.

هیدرو کربنهای اکسیژن دار

ترکیباتی هستند که از کربن، هیدروژن و اکسیژن ساخته شده باشند.

هیدروکربن های نیتروژن دار

ترکیباتی هستند که از کربن، هیدروژن و نیتروژن ساخته شده باشند.

هیدرو کربنهای اکسیژن و نیتروژن دار

ترکیباتی هستند که از کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن ساخته شده باشند.

انواع مواد شیمیایی از نظر تاثیر

۱)خورنده ها

خورنده ها مواد شیمیایی هستند که باعث خرابی مواد دیگر، هنگام تماس با آن می‌شوند. به عنوان مثال: اگر ماده خورنده روی پوست و یا چشم پاشیده شود، باعث سوختگی می گردد. مواد خورنده عمدتاً اسیدها و قلیایی ها هستند.

مواد خورنده خواص خطرناک دیگری هم دارند و آن اکسید شدن با مواد دیگر است که می‌تواند منجر به آتش‌سوزی شوند. همچنین مواد شیمیایی خورنده هنگام مخلوط شدن با آب تولید گرما می‌کند که باعث به جوش آمدن و فوران شدید آب می‌شود. از این رو هنگام مخلوط کردن با آب باید به آرامی و مقدار کم این کار انجام شود.

به یاد داشته باشید، هنگام استفاده از مواد شیمیایی خورنده از تجهیزات محافظت کننده شخصی مانند عینک، دستکش، پیشبند و سپر صورت استفاده نمایید.

نمونه هایی از مواد خورنده

اسید سولفوریک، کلسیم هیدروکسید، اسید هیدروفلوریک، هیدروکسید سدیم.

اکسید کننده ها

اکسید کننده ها بسیار خطرناک هستند، زیرا باعث آتش سوزی می‌شوند. به همین علت باید دور از شعله‌های آتش نگهداری شوند. اکسید کننده ها را باید پایین تر از دمایی که تجزیه می‌شوند ذخیره‌سازی کرد.

نمونه هایی از مواد اکسید کننده

اسید نیتریک، اسید پرکلریکف پرمنگنات، نیترات.

مواد قابل اشتعال

همانطور که از اسمش پیداست موادی هستند که به راحتی شعله ور می‌شوند. به یاد داشته باشید بطری هایی که از این مواد نگهداری می شوند، هرگز نباید بدون درپوش باشند زیرا بخارات آن در هوا پخش می شود و اگر منبع اشتعال در محیط وجود داشته باشد باعث آتش سوزی می گردد. همچنین بعد از استفاده، در کابینت های ایمنی نگهداری شود. مواد شیمیایی قابل اشتعال نباید در نزدیکی مواد اکسید کننده نگهداری شوند.

نمونه هایی از مواد شیمیایی قابل اشتعال

استون، تولوئن، متیل الکل

راکتورهای آب

در صورت تماس این مواد شیمیایی با آب یا رطوبت واکنش شدیدی نشان می‌دهند. به همین علت باید دور از مناطق شستشو یا مکان هایی که با آب در تماس هستند، قرار گیرند. دستگاه‌هایی که مورد استفاده قرار می‌گیرند هم باید بدون رطوبت باشند.

نمونه‌هایی از مواد شیمیایی قابل اشتعال

سدیم، لیتیوم، پتاسیم.

شماره های تماس:

۰۹۳۵۷۴۵۷۷۴۲

۰۹۱۰۷۶۳۲۰۶۰

آدرس:

تهران،بزرگراه نواب صفوی،ساختمان کاج ۱ طبقه هشتم،پلاک ۲
تماس با ما
Open chat