Химическое состояние
Химическое состояние химического элемента обусловлено его электронными, химическими и физическими свойствами, поскольку он существует в сочетании с самим собой или группой одного или нескольких других элементов. Химическое состояние часто определяют как «степень окисления», когда речь идет о катионах металлов. Говоря об органических материалах, химическое состояние обычно определяется как химическая группа, которая представляет собой группу из нескольких элементов, связанных друг с другом. [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Ученые-материаловеды, физики твердого тела, химики-аналитики, ученые-поверхностники и спектроскописты описывают или характеризуют химическую, физическую и/или электронную природу поверхности или объемных областей материала как имеющую или существующую в одном или нескольких химических состояниях.
Обзор
[ редактировать ]Набор химических состояний включает и охватывает следующие подчиненные группы и объекты: химические виды , функциональные группы , анион , катион , степень окисления , химическое соединение и элементарные формы элемента .
Этот термин или фраза обычно используется при интерпретации данных аналитических методов, таких как:
- Электронная оже-спектроскопия (AES)
- Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDS, EDX)
- Инфракрасная спектроскопия (ИК, ИК-Фурье, НПВО)
- Жидкостная хроматография (ЖХ, ВЭЖХ)
- Масс-спектрометрия (МС, ToF-SIMS, D-SIMS)
- Ядерный магнитный резонанс (ЯМР, Н-ЯМР, С-ЯМР, Х-ЯМР)
- Фотоэмиссионная спектроскопия (ПЭС, УПС)
- Рамановская спектроскопия (FT-Raman)
- Ультрафиолетово-видимая спектроскопия (УФ-Вид)
- Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS, ESCA)
- Длинноволновая дисперсионная рентгеновская спектроскопия (WDX, WDS)
Значение
[ редактировать ]Химическое состояние группы элементов может быть похоже, но не идентично химическому состоянию другой подобной группы элементов, поскольку эти две группы имеют разные соотношения одних и тех же элементов и демонстрируют разные химические, электронные и физические свойства, которые могут быть обнаружены различными спектроскопическими методами.
Химическое состояние может существовать на поверхности твердого материала или внутри него и часто, но не всегда, может быть изолировано или отделено от других химических веществ, находящихся на поверхности этого материала. Ученые-поверхностники, спектроскописты, химические аналитики и ученые-материаловеды часто описывают химическую природу химических разновидностей, функциональных групп, анионов или катионов, обнаруженных на поверхности и вблизи поверхности твердотельного материала, как его химическое состояние.
Чтобы понять, чем химическое состояние отличается от степени окисления, аниона или катиона, сравните фторид натрия (NaF) с политетрафторэтиленом (ПТФЭ, тефлон). Оба содержат фтор, самый электроотрицательный элемент, но только NaF растворяется в воде с образованием отдельных ионов Na. + и Ф − . Электроотрицательность фтора сильно поляризует электронную плотность , существующую между углеродом и фтором, но недостаточно для образования ионов, которые позволили бы ему раствориться в воде. Углерод и фтор в тефлоне (ПТФЭ) имеют нулевой электронный заряд, поскольку они образуют ковалентную связь , но лишь немногие ученые описывают эти элементы как имеющие нулевую степень окисления. С другой стороны, многие элементы в чистом виде часто описываются как существующие со степенью окисления, равной нулю. Это один из атрибутов номенклатуры, который поддерживался на протяжении многих лет.
Тесно связанная номенклатура
[ редактировать ]Химическое состояние элемента часто путают со степенью его окисления. Химическое состояние элемента или группы элементов, которое имеет ненулевой ионный заряд, например (1+), (2+), (3+), (1-), (2-) (3-), определяется как степень окисления этого элемента или группы элементов. Элементы или химические группы, имеющие ионный заряд, обычно растворяются с образованием ионов в воде или другом полярном растворителе. Такое соединение или соль описывается как ионное соединение с ионными связями, что означает, что, по сути, вся электронная плотность одного или нескольких валентных электронов перенесена из менее электроотрицательной группы элементов в более электроотрицательную группу элементов. В случае неионного соединения химические связи являются неионными, то есть соединение, вероятно, не растворится в воде или другом полярном растворителе. Многие неионные соединения имеют химические связи, которые имеют общую электронную плотность, связывающую их вместе. Этот тип химической связи представляет собой либо неполярную ковалентную связь, либо или полярная ковалентная связь .
Функциональная группа очень похожа на химическую разновидность и химическую группу. Химическая группа или химический вид демонстрирует характерное поведение реакции или характерный спектральный сигнал при анализе различными спектроскопическими методами. Эти три группы часто используются для описания групп элементов, существующих в органической молекуле.
Примеры химических названий, описывающих химическое состояние группы элементов.
[ редактировать ]Следующий список нейтральных соединений, анионов, катионов, функциональных групп и химических соединений представляет собой неполный список многих групп элементов, которые могут демонстрировать или иметь уникальное «химическое состояние», будучи частью поверхности или основной части твердого состояния. материал.
- металла Оксид
- Гидроксид металла
- металла Карбонат
- Неорганический карбонат
- Фтор-эфир
- Фторорганические соединения
- Органический тип хлора
- Неорганический тип хлора
- Трифторметил
- Дифторметил
- Бензильная группа
- Фенильная группа
- Карбонильная связь
- Эфир Групп
- Алкогольная связь
- Органическая кислота
- Двойная связь
- Тройная связь
- Неорганическая кислота
- Органический эфир
- Эфир металла
- Органический карбонат
- Нитриловая группа
- Цианид- ион
- Перхлорат- ион
- Ион натрия
- Литий -ионный
- магния Ион
- кальция Ион
- свинца Ион
- Сульфат- ион
- Фосфат-ион
- Силикатная группа
- Станнатная группа
- Галогенид-ион
- Фторид-ион
- Хлорид-ион
- Бромид-ион
- Йодид-ион
- Халькогенидная группа
- Сульфидная группа
- Галидная группа
- Сульфид металла
- Органический сульфид
- Селенид металла
- Теллурайд
- Нитрид
- Нитрит-ион
- Нитрат-ион
- Фосфид
- Арсенид
- Антимонид
- Силицид
- Силикат
- Галлате
- германат
- вольфрамат
- Ниобат
- Ион железа
- Железный ион
- Поездка
- Виа Ферратас
- Рената
- Меркурий
- Ион ртути
- Меркурат
- Таллат
- Талловый ион
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джон Т. Грант; Дэвид Бриггс (2003). Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии . Публикации ИМ. ISBN 978-1-901019-04-9 .
- ^ Мартин П. Си; Дэвид Бриггс (1983). Практический анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии . Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-26279-4 .
- ^ Мартин П. Си; Дэвид Бриггс (1992). Практический анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (2-е изд.). Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-92082-3 .
- ^ «ISO 18115:2001. Химический анализ поверхности. Словарь» . Международная организация по стандартизации, TC/201.
{{cite journal}}
: Для цитирования журнала требуется|journal=
( помощь ) - ^ CD Вагнер; В.М. Риггс; Л.Е. Дэвис; Дж. Ф. Молдер; Г. Э. Малленберг (1979). Справочник по рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии . Корпорация Перкин-Элмер
- ^ Б. Винсент Крист (2000). Справочник по монохроматическим РФЭС-спектрам - Элементы и самородные оксиды . Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-49265-8 .
- ^ Б. Винсент Крист (2000). Справочник по монохроматическим РФЭС-спектрам - полупроводники . Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-49266-5 .