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物質分類方法和技巧高中

發布時間:2025-05-17 17:43:53

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化學物質是化學運動的物質承擔者,也是化學科學研究的物質客體。這種物質客體雖然從化學對象來看只是以物質分子為代表,然而從化學內容來看則具有多種多樣形式,涉及到許許多多物質。因此,研究化學物質的分類就顯得非常重要。
按照物質的連續和不連續(分立的)形式,首先可以把化學物質分為連續的宏觀形態的物質,如各種元素、單質與化合物,以及不連續的微觀形態的物質,如各種化學粒子等兩大類物質。
一、化學粒子的分類
化學粒子的種類也是紛繁多樣的。根據現代化學的研究成果,我們可以把它們分為原子、分子、離子、自由基、膠粒、絡合粒子、高分子、活化分子、活化配位體化合物和生物大分子等等。這些物質粒子中的每種粒子都有其自身的組成和結構。它們之間是有區別的,然而又是相互聯系的。
原子被看作是化學變化中保持本性不變的最小粒子。
分子是由原子構成的粒子,是化學運動的主要承擔者,在化學反應中發生質變。
離子是原子(或原子團)失去或得到電子形成的帶電粒子。
自由基是含有未配對電子的不帶電荷的物質粒子。它主要是從有機化合物分子進行分解而形成的,又稱游離基。
膠粒是在分散體系中線性大小介於1~100nm(1nm=10-7cm)的帶電分散相粒子。它是由分子聚積成的膠核和離子組成的復雜粒子。
絡合離子現今通稱為配位粒子。它是由中心離子(或原子)與其它一些粒子(離子或分子)通過配位鍵結合起來的荷電的或中性的復雜粒子。
高分子則是由大量原子以共價鍵結合起來的大分子。分子量高達幾千到幾百萬(而一般有機化合物分子量約在500以下)。如以來源劃分,可分為天然高分子化合物(如蛋白質、澱粉和纖維素等)和合成高分子化合物(如塑料、合成橡膠、合成纖維等);如以組成和結構劃分,又可分為由同一結構單元(單體分子)多次重復聯結成的高聚物高分子(如聚乙烯、聚丙烯等),以及由不同結構單元形成,並具有特殊生命功能的生物高分子(如蛋白質和核酸等)。
隨著化學科學的發展,本世紀以來又相繼發現了諸如活化分子、活化配位體化合物等一些新的物質粒子。
在上述這些化學粒子中,原子是基礎,原子核外的電子是橋梁,其它粒子則是以原子為基礎通過電子的轉移、結合(配對)、接受而形成的。
研究化學粒子的分類,可以充分證明化學粒子多樣性的統一,具有重要意義。這是我們確立化學科學在自然科學體系中的地位和在化學科學內部進行分類的重要基礎。化學粒子是化學研究內容所包含的物質客體。它使化學同物理學和生物學等學科相區別;同時這些學科又從不同角度研究一些相同的化學粒子,又使化學同物理學和生物學等學科發生聯系和相互過渡。在化學科學的內部,隨著人們對化學粒子多樣性的深入研究,不斷分化出許多新的分支學科。例如19世紀在原子—分子學說的基礎上,人們把化學分成無機化學和有機化學等;後來發現了配位粒子,人們就從其中分化出配位體化學;再往後又分化出研究離子行為的電化學和溶液化學;研究膠粒及其組成的分散體系的膠體化學;研究高分子物質的高分子化學;以及研究生物大分子行為的生物化學等。可以預料,隨著化學的發展,還會發現新的化學粒子,人們對化學粒子分類的研究,也必將日益深入。
二、化學元素的分類
化學物質的宏觀連續狀態,可以分為單質和化合物兩大類,而它們又都是由元素構成的。
人類認識的元素目前已達109種。其中有94種是在自然界中已找到的天然元素,15種是人造元素。
對元素的分類早在19世紀初就開始研究了。在門捷列夫之前已有不少化學家從事過化學元素的分類研究。例如波登科弗、格拉法斯通、杜馬、尚古都等人從各個角度出發對元素進行分類。或以元素電化序為分類標准,或以原子價,或以原子量順序為分類標准等,其中比較重要的分類成果是「三素組」、「八音律」和「邁爾曲線」。
「三素組」是1829年由段柏萊納創立的。他把已知元素中的十五種分作五組,每組中包含著三個性質相似的元素,故稱「三素組」。他指出在三個同組的元素中,中間元素的原子量等於前後相鄰的二個元素原子量的算術平均值。而英國人紐蘭茲則試著把元素按原子量大小的順序排列起來。1865年他發現「第八個元素是第一個元素的某種重復,就像音樂中八度音程的第八個音符一樣」,被稱為元素分類的「八音律」。德國化學家邁爾經過細致的分類研究,指出「元素的性質為原子量的函數。」他把原子量作為橫坐標,以原子體積為縱坐標,繪成了原子體積曲線,結果是相似的元素在曲線上都占據著類似的位置。如此,顯示了原子體積和原子量的函數關系。這就是著名的邁爾曲線。
1869年,門捷列夫在前人工作的基礎上,著重研究了對元素的綜合性分類。他指出「不管人們願意不願意……,在元素的質量和化學性質之間一定存在某些聯系……因此就應該找出元素特性和它們原子量之間的關系。」他把當時已知的63種元素進行分類,首次創立了元素周期表。
門捷列夫第一次對元素做了本質性的分類。後來由於人類認識的元素越來越多,特別是19世紀末物理學的一系列新發現,使莫斯萊把門捷列夫的分類又推向新的水平。至今人們已對元素的分類形成了更加完備的認識。元素周期律是應用化學分類方法取得成功的典範。
在化學物質中比較簡單的是單質,它是由相同元素組成的物質,可分為三類:金屬、非金屬和稀有氣體。
三、化合物的分類
對化合物的分類,是研究化學物質分類的一個主要內容。現在通行的化合物分類方法是按化合物分子的不同來分類。首先分為無機化合物和有機化合物。
無機化合物中,按分子的組成與結構方式不同可分為氧化物、鹼、酸和鹽類。而每類化合物當然又可以進一步分類。例如在氧化物中,可以分為酸性氧化物、鹼性氧化物和兩性氧化物三大類;無機酸類又可以分為含氧酸(如H2SO4)和無氧酸(如HCl)兩類。同樣,鹼類和鹽類均可以進一步分類。
對有機化合物,人們通常根據碳乾的不同把它們分為鏈狀化合物、碳環化合物和雜環化合物三大類。其中,碳環化合物又可分為脂環類化合物和芳香族化合物。有機化合物也可以依照其它標准分為脂肪族、脂環族、芳香族和雜環化合物四大類。在脂肪族化合物分子中碳原子與碳原子之間結成了鏈狀結構,所以也就是上述的鏈狀化合物;脂環化合物分子里含有碳環,但其性質與脂肪化合物類似,故稱脂環化合物;芳香族化合物的分子結構中都含有由六個碳原子組成的苯環,在環上的碳原子間由單鍵和雙鍵交替連接著而構成了特殊的大π健,其性質與脂肪族、脂環族不同;雜環化合物的環狀結構中除碳原子外,還有其它原子(如N、S、O等),只有類似於芳香族化合物的特性。
在有機化合物中,還可把含有相同官能團的化合物歸為一類。這樣就可把有機化合物分為烴、醇、酚、醛、酮、羧酸、酯、醚、胺、鹵化物、硝基化合物、磺酸化合物等類型。例如:羧酸類化合物中均含有相同的官能團——羧基(-COOH),決定著這一類化合物所具有的共同特性:均顯酸性(雖然強弱有所不同);均能與醇反應生成酯;核磁共振譜均有較大的σ值(10.5~12)等。由此可見,一定的官能團可以賦予分子一定的特性,不同的官能團則可導致物質性質的巨大差異。因此,我們只要知道了某種物質含有哪些官能團,即可推測出它所具有的基本性質;反之,也可以由物質的某些性質,推斷出其分子內具有什麼樣的官能團。所以,這種以官能團進行有機化合物的分類,會給化學研究工作帶來很大方便,提高有效性。
四、化學試劑的分類
化學試劑作為檢驗各種化學物質的質量標准,是一種重要的實際應用的化學物質。通常是把它們分為無機化學試劑、有機化學試劑和生化試劑三大類。
1.無機化學試劑通常有兩種不同分類標准。
其一是按用途分類。蘇聯化學家庫茲涅佐夫在其所著的《化學試劑與制劑手冊》中,從分析的角度出發,把無機試劑分為4大類:(1)用作溶劑的試劑,包括各種酸類、鹼類及各種不同的「熔合物質」,如焦硫酸鹽、鹼金屬的碳酸鹽、氟化物等;(2)分離試劑,有沉澱試劑、提取溶劑等,如硫化物、碳酸鹽、氫氧化物……;(3)用於檢驗的試劑,如氧化劑、還原劑、基準物質、用於分析中的各種試劑等;(4)輔助試劑,如絡合物的形成劑、用作緩沖溶液的試劑、指示劑等。隨著科學技術的發展,無機試劑的用途越來越廣,又出現了諸如電子工業試劑、儀器分析試劑、生化試劑等。
其二是按無機試劑的性質分類。把試劑分為金屬、非金屬、化合物。又把化合物分為氧化物、酸、鹼、鹽等。蘇聯H.Г.克留乞尼科夫所著《無機合成手冊》中把無機試劑分為9類:(1)金屬,如鋅、銅等;(2)非金屬,如硼、硅等;(3)氧化物,如氧化鐵、二氧化鉬等;(4)氫化物,如氫化鋰、氫化鈣等;(5)鹵化物,如三氯化鐵、四氯化硅等;(6)含氧酸,如高氯酸、鎢酸等;(7)含氧酸鹽,如硝酸鋇、硫酸鈉等;(8)硫化物、氮化物、碳化物及與它們類似的二元化合物,如碳化鈣、氮化鎂、硫化汞、碘化鋁等;(9)絡合物,如氯鉑酸鉀、三氟合鋅酸鉀等。
2.有機試劑由於種類繁多、結構復雜、用途廣泛,目前尚無統一的分類標准。常用的是按用途和反應機構兩種分類法。
按用途分類時有機試劑可分為2類:(1)分析試劑,是直接用於無機離子或化合物分析測定的試劑,即通常的有機試劑,諸如有機沉澱劑、共沉澱劑、萃取劑、顯色劑、金屬指示劑、絡合劑、基準物質和在容量分析中配製操作溶液的有機試劑等;(2)輔助試劑,包括用於溶解和萃取的有機溶劑、用於調節溶液pH值的緩沖劑,另外還有掩蔽劑、氧化-還原劑、凝聚劑、保護膠體和層析劑等。
按反應機構分類時,依據有機試劑與無機離子或化合物的反應類型不同,可以分為4類:(1)形成正鹽的試劑,包括有機酸、酸性化合物和有機鹼,都能與無機離子形成電價結合的鹽,其中羧酸、胂酸、膦酸、酸性硝基化合物(如2,4,6-三硝基苯酚)常用作陽離子沉澱劑。有機鹼則用作陰離子沉澱劑;(2)中性絡合劑,在反應過程中能與金屬離子或化合物形成絡合物,通常都是含氮雜環化合物和有機胺。此外還有中性磷酸酯,如磷酸三丁酯(TBP);(3)形成螯合鹽的試劑,如8-羥基喹啉;(4)其它類型有機試劑。
3.生化試劑主要有4類分類方法。
(1)按生物體組織中所含有的或代謝過程中所產生的物質來分類。包括蛋白質、多肽、氨基酸及其衍生物、核酸、核苷酸及其衍生物、酶、輔酶、糖類、脂類及其衍生物、甾類和激素、生物鹼、維生素、膽酸鹽、植物生長調節物質和卟啉類及其衍生物等。
(2)按在生物學研究中的用途和新技術的發展來分類。可分為電泳試劑、色譜試劑、離心分離試劑、免疫試劑、標記試劑、組織化學試劑、分子重組試劑、誘變劑和致癌物質、殺蟲劑、培養基、緩沖劑、電鏡試劑、蛋白質和核酸的沉澱劑、縮合劑、超濾膜、臨床診斷試劑、抗氧化劑、染色劑、防霉劑、去垢劑和表面活性劑、生化標准品試劑和分離材料等。
(3)按生物體的物質特性作為研究生物體的工具來分類。如外源凝集素、血液分級部分、抗菌素、代謝和酶抑制劑、環磷酸化合物、免疫試劑和組織培養試劑等。
(4)根據生物學中比較活躍領域中的一些新穎技術方法使用的試劑而分類,如親和層析材料、發色基團酶底物、培養基、固定化酶、組蛋白等。
五、化學物質的多維分類
關於化學物質的分類,目前正隨著化學的發展而不斷進行新的嘗試。近十年來,我國著名化學家、北京大學徐光憲教授正致力於探索一種新的化學物質分類法,即分子分類法或「多維分類」法。1982年,在中日美三國金屬有機化學討論會上,他提出了分子的(n×cπ)四維分類法及有關的七條結構規則。在新的分類法中,他提出了分子片的概念。分子片是處於原子和分子之間的一個中間層次的概念。例如無機化合物中的硫酸根(SO42-)、碳酸根(CO32-)等和有機化合物的官能團,都可視為分子片。每個分子片都由中心原子和配位體所組成。應用這種分子的分類方法,可以把數以百萬計的各種有機的和無機的分子看作是各由若干分子片所組成。按照(n×cπ)四維分類法把所有的分子分成4大類型,即單片分子、雙片分子、多片分子(含鏈式、環式、多環式和原子簇化合物)和復合分子(可看作是由鏈、環、簇的的各種組合而成的復雜原子)等4大類型。組成這些分子的分子片又可以按它的價電子數的多少分為25類。對同一類分子片,還可以按其中心原子所屬的周期不同進一步分類。這樣,使用分子片的概念並運用四維分類法與結構規則,就可以把所有的分子進行分類。同時還可以由分子式去估算分子的結構類型,預見新的原子簇化合物和金屬有機化合物,並探討它們的反應性能等。

❷ 物質的分類方法有哪些高中

物質的分類,要看從什麼角度去分類。 初中的時候我們對物質的分類最重要的是混合物、純凈物的區分。 然後又在純凈物中分單質和化合物。
到了高中,我們對物質的分類依然跟初中不矛盾,只是更加細致深入的分下去、同時也提出了更多了分類角度。
高中階段,我們在混合物當中又分為乳濁液(懸濁液)、膠體、溶液。
同時,對於純凈物的分類增加了很多角度,這要看我們具體從什麼方面去分類。
從是否導電的角度分類,我們可以把純凈物分為電解質和非電解質。在電解質當中又細分強電解質和弱電解質。而這種分類方法能夠聯繫到的知識點很多,它涉及到化學鍵的類型、晶體的類型、化學平衡等等。
從組成類型的角度分類,我們可以把純凈物分為活潑金屬的氫化物、活潑金屬的氧化物、活潑金屬氧化物的水化物(也就是強鹼)等等。 可以聯想到的知識點有普通的元素規律和很多常識。
從元素規律以及氧化還原性的角度分類,我們可以把物質分為活潑易反應的和不易反應的、穩定的和不穩定的、具有還原性或者氧化性的等等。相關聯的知識有氧化還原的原理、元素周期律、相關遞變規律。
從物質的構造和形成原理角度來分類,那就多了。 我們可以把純凈物分為晶體和非晶體。在晶體當中又分分子晶體、原子晶體、離子晶體和金屬晶體。 還可以分為共價化合物、離子化合物,在共價化合物當中又分帶有極性的和不帶有極性的。 涉及到的知識點有:物質基本形成過程、判斷簡單物質的空間構型、各種晶體的結構與性質、利用高中的立體幾何相關知識分析晶胞空間結構等等。
從有機物和無機物的角度分類,我們可以把純凈物分為有機物和無機物。 在高中階段,有機化學的學習更加類似於生物。 主要靠記憶,因為你學的很基礎,你幾乎不需要知道機理,只需要知道什麼類別的物質有什麼樣的性質、可能發生什麼樣的反應即可。
以上是針對你提出的問題的解答。 我的回答只是提綱型的,具體的知識點你書上都有。 其實這也是高中化學的基本內容。 我只是通過你對物質分類這個簡單問題引申給你的。 所以說,你的問題提的也非常好。

❸ 高中化學物質的分類

高中化學物質的分類如下:

單一分類法

對對象使用一種標準的分類法(如氧化物按組成元素分為金屬氧化物、非金屬氧化物)

交叉分類法,對對象用多種不同的單一分類法進行分類(如將H2SO4按是否有氧元素、酸的強弱、酸的元數等不同標准進行分類,H2SO4分別屬於含氧酸、強酸。樹狀分類法根據被分對象的整體與分支的類型之間的關系,以陳列式的形狀(樹)來定義。

化合物:由不同種元素組成的純凈物。從不同角度可見化合物分為離子化合物,共價化合物,電解質和非電解質,有機化合物和物質化合物,酸鹼鹽和氧化物等。酸:電離理論認為電解質電離出陽離子全部是H+的化合物,常見的強酸:HClO4H2SO4HCl HNO3等常見的弱酸:H2SO3H3PO4HF H2CO3CH3COOH等。

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