Химия, часть 1 - Краткое руководство

Введение

Все, что находится в этой вселенной, состоит из некоторых материалов, ученые назвали их так: “matter.” Например, пища, которую мы едим, воздух, которым мы дышим, камни, облака, звезды, растения, животные, вода, пыль - все это относится к категории материи.

Характеристики частиц вещества

Частицы вещества очень маленькие, обычно их не видно невооруженным глазом.

Частицы материи продолжают двигаться непрерывно, что известно как “kinetic energy.”
Кинетическая энергия частиц напрямую зависит от температуры, при повышении температуры увеличивается и скорость движения.
Частицы материи обладают силой притяжения; поэтому они притягивают друг друга.
Сила притяжения частиц удерживает частицы вместе; однако сила притягивающей силы варьируется от одного вида материи к другому.

Состояния вещества

Материя имеет три следующих состояния -

Solid State
Liquid State
Gaseous State

Давайте кратко их обсудим -

Твердое состояние

Все твердые материалы имеют определенную форму, четкие границы и фиксированные объемы.
Большинство твердых материалов обладают незначительной сжимаемостью.
Все твердые материалы имеют естественную тенденцию сохранять свою форму под воздействием внешней силы.
Твердые материалы могут быть разрушены под действием приложенной силы, но очень трудно изменить их форму, поскольку они жесткие.

Жидкое состояние

В отличие от твердых тел, жидкости не имеют фиксированной формы; однако у них есть фиксированный объем.
Жидкости принимают форму емкости, в которой они хранятся.
Жидкости имеют свойство течь и изменять форму.

Газообразное состояние

Вещество в форме воздуха, которое не является ни твердым, ни жидким, известно как газ. Например, кислород, азот, водород и т. Д.
В отличие от твердого тела газ не имеет определенного размера и формы.
Газы, такие как сжиженный углеводородный газ (LPG - используется в кулинарии); сжатый природный газ (CNG - используется в качестве топлива в транспортных средствах) и др. обладают высокой сжимаемостью; поэтому большой объем газа можно сжать в небольшой баллон и легко транспортировать.
Обычно газы обладают свойством очень быстро диффундировать в другие газы. Это причина того, что мы можем чувствовать запах (хороший или плохой) на расстоянии.

Материя может изменить свое состояние

Вода может существовать во всех трех состояниях, например, лед в твердом состоянии; вода (H2O) в виде жидкости; и водяной пар в виде газа. Следующая диаграмма иллюстрирует преобразование воды в разных состояниях -

Температура, при которой твердое тело плавится и превращается в жидкость (при данном атмосферном давлении), называется “melting point.”
Температура плавления твердого тела является показателем силы притяжения между его частицами.
Температура плавления льда 273,16 К, то есть 0 ⁰ С.
Процесс плавления (то есть перехода твердого состояния в жидкое) известен как fusion.
Количество тепловой энергии, которое требуется для превращения 1 кг твердых материалов в жидкие при заданном атмосферном давлении, известно как latent heat плавления.
Температура, при которой жидкость начинает кипеть при заданном атмосферном давлении, известна как “boiling point.”
Температура кипения воды составляет 373 K, т.е. 100 ⁰ C.
Изменение состояния вещества непосредственно с твердого на газ без перехода в жидкое состояние (или наоборот) известно как “sublimation.”
Явление превращения жидкости в пары при любой температуре ниже ее точки кипения известно как “evaporation.”
Твердый диоксид углерода (CO ₂ ) хранится под высоким давлением.

Твердый CO ₂ переходит непосредственно в газообразное состояние, когда давление снижается до 1 атмосферы.
Atmosphere(атм) - это единица измерения давления, оказываемого газом, а единицей измерения давления является Паскаль (Па); 1 атмосфера = 1,01 × 105 Па.

Четвертое состояние материи

Plasma - это состояние, состоящее из сверхэнергетических и сверхвозбужденных частиц.

Сверхвозбужденные частицы находятся в виде ионизированных газов. Например, люминесцентная лампа (которая содержит газообразный гелий) и лампы с неоновой вывеской (содержащие газ неон) состоят из плазмы.

Введение

Чистое вещество - это вещество, состоящее из частиц одного типа.

Смеси двух или более чистых компонентов без каких-либо нежелательных веществ известны как Mixtures, например, вода, минералы, почва и т. д.
Гомогенная смесь двух или более веществ известна как solution. Например, лимонад, газированная вода и т. Д.
Раствор может быть в любой форме, например, в жидкой, твердой или газообразной.
Alloysявляются еще одним примером смеси, содержащей гомогенные смеси металлов; они не могут быть разделены на компоненты физическими методами. Например, латунь представляет собой смесь цинка (примерно 30%) и меди (примерно 70%).

Важные особенности решения

Раствор обычно представляет собой однородную смесь.
Частицы раствора даже меньше 1 нм (10-9 метров) в диаметре и, следовательно, не видны невооруженным глазом.
Путь света в растворе не виден.
Растворенные частицы невозможно отделить от смеси простым процессом фильтрации.
Растворенные частицы не оседают, когда их не трогают.
При данной температуре, когда растворенное вещество больше не может быть растворено в растворе, он известен как ‘saturated solution.’
При данной температуре количество растворенных частиц, присутствующих в насыщенном растворе, известно как solubility.’

Подвеска

Суспензия представляет собой гетерогенную смесь, в которой частицы растворенного вещества не растворяются, а остаются во взвешенном состоянии в объеме среды, известная как ‘suspension.’

Важные особенности подвески

Частицы взвеси хорошо видны невооруженным глазом.

Частицы взвеси рассеивают луч света, который проходит через них, и его путь также виден.
Частицы салюта можно отделить от смеси простым процессом фильтрации.

Коллоид

Гетерогенная смесь известна как ‘colloid.’ Например, туман, дым, крем для лица и т. Д.

Размер коллоидных частиц слишком мал, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.
Коллоидные частицы достаточно велики, чтобы рассеять проходящий через них луч света и сделать путь видимым.
Коллоидные частицы невозможно отделить от смеси простым процессом фильтрации.
Специальная технология фильтрации, т.е. centrifugation, может использоваться для разделения коллоидных частиц.

Хроматография

Процесс разделения компонентов смеси называется chromatography; обычно он используется для цветоделения.
Метод хроматографии используется для разделения тех растворенных веществ, которые растворяются в одном и том же растворителе.

Дистилляция

Процесс очистки жидкости с помощью средств нагрева и охлаждения известен как дистилляция.

Кристаллизация

Процесс отделения чистого твердого вещества в форме кристаллов от раствора известен как ‘crystallization.’

Элементы

В 1661 году Роберт Бойль был первым ученым, использовавшим термин element; Антуан Лоран Лавуазье, французский химик, был первым, кто экспериментально определил термин элемент.
Элемент - это основная форма вещества, которое не может быть разбито на более простые вещества с помощью химической реакции.
Элементы обычно можно разделить на metals, non-metals, и metalloids.

Металл

Твердый материал, который обычно является твердым, пластичным, пластичным, блестящим и плавким с хорошей электрической и теплопроводностью, известен как metal. Например, золото, серебро, медь, алюминий и т. Д.

Mercury это единственный металл, который остается жидким при комнатной температуре.

Неметалл

Все элементы или вещества, не являющиеся металлами, известны как неметаллы. Например, водород, кислород, йод, углерод и т. Д.
Неметаллы имеют разные цвета и плохо проводят тепло и электричество.
Неметаллы не блестящие, не звучные и не податливые.

Соединение

Вещество, состоящее из двух или более элементов, известно как ‘compound.’
Соединение - это результат химического соединения двух или более элементов в фиксированной пропорции.

Свойства соединения как-то отличаются от составляющих его элементов, тогда как свойства смеси такие же, как и у составляющих ее элементов или соединений.

Введение

Около 500 г. до н.э. индийский философ Махариши Канад впервые постулировал концепцию неделимой части материи и назвал ее ‘pramanu.’
В 1808 г. John Dalton использовал термин ‘atom’ и постулировал atomic theory к изучению материи.

Атомная теория Далтона

Согласно атомной теории Дальтона, вся материя, будь то элемент, соединение или смесь, состоит из маленьких частиц, называемых атомами.
Согласно атомной теории Дальтона, все вещества, будь то элементы, соединения или смеси, состоят из небольших частиц, известных как атомы.

Основные черты атомной теории Дальтона

Вся материя состоит из очень крошечных частиц, известных как атомы.
Атом - неделимая частица, которая не может быть создана или уничтожена посредством химической реакции.
Все атомы элемента идентичны по массе и химическим свойствам, тогда как атомы разных элементов имеют разные массы и химические свойства.
Чтобы образовать соединение, атомы объединяются в соотношении небольших целых чисел.
В данном соединении относительное количество и виды атомов постоянны.

Атомная масса

Масса атома химического элемента; он выражается в атомных единицах массы (символ u ).
Атомная масса примерно эквивалентна количеству протонов и нейтронов, присутствующих в атоме.
Одна атомная единица массы - это единица массы, равная ровно одной двенадцатой (1/12) массы одного атома углерода-12, и относительные атомные массы всех элементов были рассчитаны по отношению к атому углерода-12.

Молекула

Наименьшая частица элемента или соединения, способная существовать независимо и проявляющая все свойства соответствующего вещества.

Молекула, как правило, представляет собой группу из двух или более атомов, которые химически связаны вместе.
Атомы одного и того же элемента или разных элементов могут соединяться (с химической связью) вместе с образованием молекул.
Число атомов, составляющих молекулу, известно как ее atomicity.

Ион

Заряженная частица известна как ion; это могло быть либоnegative charge или же positive charge.
Положительно заряженный ион известен как ‘cation’.
Отрицательно заряженный ион известен как ‘anion.’

Химические формулы

Химическая формула соединения демонстрирует составляющие его элементы и количество атомов каждого соединяющего элемента.

Химическая формула соединения - это символическое представление его Состава.
Комбинирующая способность элемента известна как его ‘valency.’

Молекулярная масса

Молекулярная масса вещества рассчитывается как сумма атомных масс всех атомов в молекуле соответствующего вещества. Например, молекулярная масса воды рассчитывается как -

Атомная масса водорода = 1 ед.
Атомная масса кислорода = 16 ед.

Вода содержит два атома водорода и один атом кислорода.
Молекулярная масса воды = 2 × 1+ 1 × 16 = 18 ед. ( U - символ молекулярной массы).

Формула Единица Масса

Формульная единица массы вещества рассчитывается как сумма атомных масс всех атомов в формульной единице соединения.

Константа Авогадро или Число Авогадро

Авогадро был итальянским ученым, который дал концепцию числа Авогадро (также известного как константа Авогадро).
Количество частиц (атомов, молекул или ионов), присутствующих в 1 моль любого вещества, фиксировано, и его значение всегда рассчитывается как 6.022 × 1023.
В 1896 году Вильгельм Оствальд ввел понятие «крот»; однако в 1967 г. была принята моль-единица, чтобы предоставить простой способ сообщить о большом количестве.

Закон сохранения массы

Во время химической реакции сумма масс реагентов и продуктов остается неизменной, что известно как ‘Law of Conservation of Mass.’

Закон определенных пропорций

В чистом химическом соединении его элементы всегда присутствуют в определенной пропорции по массе, которая известна как ‘Law of Definite Proportions.’

Введение

К 1900 году было обнаружено, что атом не является простой неделимой частицей, а скорее содержит субатомные частицы.
J.J. Thomson открыл субатомную частицу, а именно ‘electron.’

Дж. Дж. Томсон был первым, кто предложил model для строения атома.
В 1886 г. Э. Гольдштейн обнаружил наличие новых излучений в газовом разряде и назвал их canal rays.
Еще одна положительно заряженная субатомная частица была обнаружена в экспериментах с канальными лучами и названа proton.

Модель атома Томсона

Томсон предположил, что атом состоит из положительно заряженной сферы, в которую встроены электроны (отрицательный заряд) (как показано на изображении ниже).

Далее Томсон сказал, что отрицательный и положительный заряды равны по величине. Таким образом, атом в целом электрически нейтрален.

Модель атома Резерфорда

Э. Резерфорд известен как «отец» ядерной физики.

Резерфорд широко известен своими работами по радиоактивности и открытием nucleus атома с помощью эксперимента с золотой фольгой (как показано на изображении ниже.

Резерфорд сказал, что в атоме есть положительно заряженный центр, известный как nucleus.
Резерфорд сказал, что почти вся масса атома находится в ядре.
Согласно Резерфорду, электроны вращаются вокруг ядра по четко определенным орбитам.

Модель атома Бора

Нилс Бор дополнительно расширил модель Резерфорда и исправил его недостатки.

Согласно Бору, внутри атома допускаются только определенные специальные орбиты, известные как дискретные орбиты электронов.
Бор сказал, что электроны не излучают энергию, вращаясь по дискретным орбитам.
Бор назвал орбиты или оболочки уровнями энергии (как показано на изображении ниже).

Бор представил эти орбиты или оболочки буквами K, L, M, N,… или числами, n = 1,2,3,4,….

Нейтрон

В 1932 году Дж. Чедвик открыл новую субатомную частицу - нейтрон.
У нейтрона нет заряда, а масса почти равна массе протона.
Нейтроны присутствуют в ядрах всех атомов, кроме водорода.

Электроны, распределенные по разным орбитам (оболочкам)

Максимальное количество электронов, которое может находиться в оболочке, определяется формулой 2n².
‘n’ номер орбиты или индекс энергетического уровня, т.е. 1, 2, 3,….
По данной формуле -

Первая орбита т.е. K-shellбудет = 2 × 1 ² = 2
Вторая орбита т.е. L-shellбудет = 2 × 2 ² = 8
Третья орбита т.е. M-shellбудет = 2 × 3 ² = 18
Четвертая орбита т.е. N-shellбудет = 2 × 4 ² = 32

Точно так же максимальное количество электронов, которые могут быть размещены на самой внешней орбите, равно 8.
Электроны не заполняются в данной оболочке, если не заполнены внутренние оболочки. То есть наполнение ракушек происходит поэтапно; начиная от внутренней оболочки до внешней оболочки.

Валентность

Электроны, присутствующие во внешней оболочке атома, известны как valence электроны.
Согласно модели Бора-Бери, внешняя оболочка атома может иметь максимум 8 электронов.

Атомный номер

Общее количество протонов, присутствующих в ядре атома, известно как atomic number.
Число протонов в атоме определяет атомный номер.
Атомный номер обозначается ‘Z’.
Протоны и нейтроны вместе известны как nucleons.

Массовое число

Сумма общего количества протонов и нейтронов, присутствующих в ядре атома, известна как mass number.

Изотопы

Атомы одного и того же элемента, имеющие одинаковый атомный номер, но разные массовые числа, известны как изотопы. Например, у атома водорода есть три изотопа, а именно протий, дейтерий и тритий.
Химические свойства изотопов атома схожи, но их физические свойства различны.

Изобары

Атомы разных элементов с разными атомными номерами, которые имеют одинаковое массовое число, известны как изобары. Например, атомный номер кальция 20 и атомный номер аргона 18; кроме того, количество электронов в этих атомах разное, но массовое число обоих этих элементов равно 40.

Введение

Процесс, в котором одно или несколько химических веществ реагируют с другим химическим веществом и превращаются в одно или несколько различных веществ, известен как химическая реакция.

Химическое уравнение

Химическое уравнение - это символическая демонстрация химической реакции; он представлен в виде символов и формул. Например

Magnesium + Oxygen = Magnesium Oxide

Mg + O₂ = MgO
Вещества магний и кислород известны как реагенты, а результат реакции, то есть оксид магния, известен как продукт.
Помните, что общая масса элементов, присутствующих в продуктах химической реакции, должна быть равна общей массе элементов, присутствующих в реагентах.
Число атомов каждого элемента всегда остается неизменным до и после химической реакции.

Типы химической реакции

Ниже приведены основные типы химической реакции.

Combination Reaction
Decomposition Reaction
Displacement Reaction

Давайте кратко обсудим каждый из них -

Комбинированная реакция

Когда два или более вещества (т.е. элементы или соединения) реагируют с образованием одного продукта, такая реакция известна как combination reaction. Например

CaO(s) +H₂O(1)→Ca(OH)₂(aq)

(Quick lime) (Slaked lime)
Как показано в приведенной выше реакции, оксид кальция и вода вступили в реакцию (или объединились) с образованием единого продукта, известного как гидроксид кальция.
Химическая реакция, при которой вместе с образованием продукта выделяется тепло, известна как exothermic chemical reactions.

Реакция разложения

Реакция, в которой один реагент распадается на более простые продукты, известна как реакция разложения. Например

В приведенной выше реакции кристаллы сульфата железа (т.е. FeSO ₄ , 7H ₂ O) при нагревании теряют воду, и цвет кристаллов изменяется. Наконец, он разлагается на оксид железа (Fe ₂ O ₃ ), диоксид серы (SO ₂ ) и триоксид серы (SO ₃ ).

Реакция вытеснения

Реакция, в которой элемент вытесняет или удаляет другой элемент, известна как реакция вытеснения. Например

Fe(s)+ CuSO4(aq)→FeSO4(aq)+Cu(s)

(Copper sulphate)(Iron sulphate)
В приведенной выше реакции железо вытесняет медь из раствора сульфата меди и образует сульфат железа.

Окисление и восстановление

Если во время реакции вещество получает кислород, это называется oxidation. С другой стороны, в реакции, если вещество теряет кислород, это известно какreduction. Например

В указанной выше реакции оксид меди теряет кислород и, следовательно, восстанавливается (т.е. восстанавливается); с другой стороны, водород получает кислород и, следовательно, окисляется (т.е. окисляется).

Коррозия

Когда металл подвергается воздействию веществ, находящихся в непосредственной близости, таких как влага, кислоты и т. Д., Это известно как corrosion. Например, черное покрытие на серебре, зеленое покрытие на меди и т. Д.

Прогорклость

Процесс окисления жиров и масел известен как прогорклость. Их запах, вкус, цвет и т. Д. Также меняются; также это делало пищу небезопасной для употребления.

Введение

Пища у нас кислая и горькая только из-за кислот и щелочей соответственно.

Лакмус раствор

Лакмус, который получают из лишайника, имеет фиолетовый цвет (см. Изображение, приведенное ниже), но состояние такое, когда он не является ни кислым, ни основным, т.е. нейтральным.

Лакмус - это растение, принадлежащее к Thallophyta, и в химическом эксперименте оно обычно используется в качестве индикатора.
Вещества, запах которых изменяется в кислой или щелочной среде, известны как olfactory индикаторы.

Кислота или основание в водном растворе

Ионы водорода в HCl образуются из-за присутствия воды. Во-вторых, отделение иона H ⁺ от молекул HCl невозможно без воды. Химическая формула проиллюстрирована ниже.

HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl^–
Более того, ионы водорода не могут существовать в одиночку, но они могут существовать в присутствии молекул воды. Поэтому ионы водорода показаны как H ⁺ (водн.) Или ион гидроксония (H ₃ O ⁺ ). Химическая формула -

H⁺ + H₂O → H₃O⁺
Растворимые в воде основания известны как alkalis. Но не все основания растворяются в воде.
Если к концентрированной кислоте добавить воду, выделяется тепло.
Смешивание кислоты или основания с водой приводит к снижению концентрации ионов (т.е. H ₃ O + / OH–) на единицу объема, и этот процесс известен какdilution.

Шкала pH

Шкала, используемая для измерения концентрации ионов водорода в растворе, известна как pH scale.
В ‘p’ в pH означает ‘potenz’, это немецкий термин, который означает ‘power’.
Значение pH принимается просто как число, которое указывает на кислотную или щелочную природу раствора. Таким образом, если концентрация иона гидроксония выше, то значение pH будет ниже.
Значение шкалы pH колеблется между ‘0’ и ’14;’ так что, если значение pH измеряется «0», это означает, что это очень acidic а если 14, то значит - очень alkaline.
Нейтральное значение шкалы pH составляет ‘7’.
На шкале pH значения менее 7 представляют кислый раствор, а значения более 7 представляют собой щелочной раствор.
Обычно для измерения pH используется бумага, пропитанная обычным индикатором (см. Изображение ниже) -

Точно так же сила кислот и щелочей в основном зависит от количества образовавшихся ионов H ⁺ и OH ^- соответственно.
Следующее изображение приблизительно иллюстрирует (вариации в цвете) значение pH некоторых из распространенных веществ -

Важность pH в повседневной жизни

Значение pH человеческого тела колеблется от 7,0 до 7,8.
Желудок человеческого тела вырабатывает соляную кислоту, которая помогает переваривать пищу; на удивление, желудку это все равно не вредит.
Однако, когда желудок производит слишком много кислоты (так называемое несварение желудка), это вызывает боль и раздражение. Чтобы избавиться от этой боли, врачи предлагают использовать основы, известные как антациды.
Эти антациды нейтрализуют и контролируют повышенное количество кислоты.
Зубы, состоящие из фосфата кальция, являются самым твердым веществом в организме. Однако, когда pH во рту снижается (ниже 5,5), зубы разъедаются.
Соль обычно образуется комбинацией соляной кислоты и раствора гидроксида натрия; и комбинация известна как хлорид натрия.
Когда значение pH дождевой воды меньше 5,6, оно известно как acid rain.
Когда кислотные дожди попадают в реки, они также понижают pH речной воды.
Кислая речная вода представляет угрозу для выживания водных организмов.

Отбеливающий порошок

Отбеливающий порошок образуется под действием хлора на сухую гашеную известь [Ca (OH) ₂ ] и обозначается как CaOCl ₂ .
Отбеливающий порошок обычно используется в текстильной, бумажной и химической промышленности, а также для дезинфекции питьевой воды.

Пищевая сода

Пищевая сода обычно используется на кухне для приготовления вкусных хрустящих продуктов. Также он быстрее готовит некоторые продукты.
Химическое название пищевой соды - гидрокарбонат натрия, формула - NaHCO ₃ .

Стиральная сода

В результате перекристаллизации карбоната натрия образуется промывочная сода.
Химическая формула стиральной соды - Na ₂ CO ₃ · 10H ₂ O.
Стиральная сода обычно используется в стекольной, мыловаренной и бумажной промышленности.

Гипс

Plaster of Paris - это белый порошок, который врачи используют в качестве пластыря для поддержки сломанных костей.
Химическое название гипса является полугидрат сульфата кальция , и химическая формула 2CaSO ₄ · H ₂ O.

Введение

Металлы можно отличить от неметаллов на основе их химических и физических свойств.
Свойство металлов, с помощью которого их можно разбивать на тонкие листы, известно как malleability.
Свойство металла, с помощью которого его можно вытягивать в проволоку, известно как ductility.
Металлы обычно твердые, податливые, блестящие, пластичные, звучные и хорошо проводят тепло и электричество. Например, железо, медь, кальций, алюминий, магний и т. Д.

Материалы, которые не обладают звуком и плохо проводят тепло и электричество, известны как non-metals. Например, сера, углерод, кислород, фосфор и т. Д.
Некоторые металлы, такие как sodium и potassium мягкие и режутся ножом.
Mercury это единственный металл, который остается в жидком состоянии при комнатной температуре.
Когда диоксид серы растворяется в воде, образуется сернистая кислота. Иллюстрация - Диоксид серы (SO ₂ ) + вода (H ₂ O) → сернистая кислота (H ₂ SO ₃ ).
Оксиды неметаллов имеют кислую природу.
Сернистая кислота меняет синий цвет лакмусовой бумаги на красный.
Фосфор - очень реактивный неметалл, и он воспламеняется при контакте с воздухом.
Чтобы предотвратить контакт фосфора с кислородом воздуха, фосфор хранят в воде.
При горении металлы легко вступают в реакцию с кислородом с образованием оксидов металлов, которые имеют основную природу.
Неметаллы реагируют с кислородом с образованием неметаллических оксидов; они кислые по природе.
Некоторые металлы реагируют с водой с образованием гидроксидов металлов и газообразного водорода.
Неметаллы обычно не вступают в реакцию с водой.
Металлы также реагируют с кислотами с образованием газообразного водорода и солей металлов.
Неметаллы обычно не вступают в реакцию с кислотами.

Использование металлов и неметаллов

Металлы используются в производстве машин, самолетов, автомобилей, поездов, спутников, промышленных устройств, кухонной утвари, водогрейных котлов и т. Д.
Неметаллы используются в удобрениях для улучшения роста растений.
Неметаллы используются при очистке воды.
Non-metals are used in crackers.

Introduction

A solid material, which is typically hard, malleable, shiny, fusible, and ductile, is known as metals. E.g. iron, copper, aluminum, magnesium, sodium, lead, zinc, etc.
Normally, metals have good electrical and thermal conductivity.

Metals, in their pure state, have a shining surface, known as metallic luster.
Metals can be beaten into thin sheets; this property is known as malleability.
The property of metals to be drawn into the thin wires is known as ductility. E.g. gold is the most ductile metal.
Silver and copper are the best heat conductor.

Non-Metals

The non-metals are normally found in either solids or gases states. However, bromine is an exception that found in liquid state.
Some of the major examples of non-metals are carbon, sulphur, iodine, oxygen, hydrogen, etc.

Facts of Metals and Non-metals

All metals exist in the solid form at room temperature, except mercury.
Gallium and caesium have very low melting points; these two metals get melt even on palm.
Iodine is a non-metal, but it is lustrous (lustrous is the property of metal).
Carbon is a non-metal that can exist in different forms. Each form is called an allotrope.
Diamond is an allotrope of carbon and it is the hardest natural substance known.
The melting and boiling point of diamond is very high.
Graphite is also allotrope of carbon; it is a conductor of electricity.
Alkali metals, such as lithium, potassium, sodium, are the examples of soft metals, as they can be cut with a knife.
Nearly all metals when combined with oxygen, it forms metal oxides.
Different metals have different frequency of reaction; some react slow, but some react very fast. E.g. potassium and sodium are very reactive and they catch fire only if kept in the open.
Therefore, potassium and sodium are kept immersed in kerosene oil so that they cannot catch fire.
However, among all metals, sodium (most likely), is the most reactive metal.
Anodizing is a process of forming a thick protective oxide layer of aluminum and it protects from corrosion.
The elements or compounds that occur naturally in the crust (upper layer) of the earth, are known as minerals.
The minerals in raw form is known as ores. E.g. gold, silver, iron etc. (iron ore shown in the image given below) −

The ores, which are extracted from the earth, are usually contaminated with large amounts of impurities such as mix with some elements, soil, sand, etc., known as ‘gangue’.
Based on the reactive nature and extraction from the ores, metals can be categorized as −

Introduction

Carbon plays very important roles for all living beings.
The amount of carbon in the earth’s crust is merely 0.02%, which is available in the form of minerals such as carbonates, hydrogen-carbonates, coal, and petroleum.
The presence of carbon in the atmosphere of the earth is 0.03%, in the form of carbon dioxide.

Compounds of Carbon

Almost all carbon compounds (except a few) are poor conductors of the electricity.
The diamond and graphite both are formed by carbon atoms; however, the difference lies between them in the manner in which the carbon atoms are bonded to one another.
In diamond, each atom of the carbon, is bonded to four other carbon atoms and form a rigid three-dimensional structure (see the image given below).

In graphite, each atom of the carbon, is bonded to three other carbon atoms in the same plane, which gives a hexagonal array (see the image given below) −

There is also difference in some physical structure of diamond and graphite.
Diamond is the hardest substance known whereas graphite is smooth and slippery substance.
Graphite is good conductor of electricity whereas diamond is not.
Following table illustrates the structures of compounds of carbon and hydrogen −

Name	Formula	Structure
Methane	CH₄
Ethane	C₂H₆
Propane	C₃H₈
Butane	C₄H₁₀
Pentane	C₅H₁₂
Hexane	C₆H₁₄

The compounds, which has identical molecular formula, but different structures, are known as structural isomers (see the structure Butane given below).

The saturated hydrocarbons are known as alkanes.
The unsaturated hydrocarbons, which comprise of one or more double bonds, are known as alkenes.
The unsaturated hydrocarbons, which comprise of one or more triple bonds, are known as alkynes.

Use of Alcohol as Fuel

Sugarcane plants very efficient convert sunlight into chemical energy and its juice can be used to prepare molasses.
When molasses is fermented, it produces alcohol (ethanol).
Some of the countries now using alcohol as an additive in petrol, as it is a cleaner fuel.
These alcohol, on burning in sufficient air (oxygen), gives rise to only carbon dioxide and water.

Esters

Esters are sweet-smelling substances, which are most commonly formed by reaction of an acid and an alcohol (see the image below – illustrating the formation of esters).

When esters react in the presence of an acid or a base, it gives back the alcohol and carboxylic acid.
The reaction of esters with an acid or a base, is known as saponification because it is used in the preparation of soap.
The molecules of soap normally are sodium or potassium salts of long-chain carboxylic acids.
Interestingly, the ionic-end of soap dissolves in water whereas the carbon chain dissolves in oil. This typical features of the soap molecules forms structures known as micelles (see the image given below)

In micelles, one end of the molecules is towards the oil droplet whereas the ionic-end remains outside.
The soap micelle helps in dissolving the dirt in water; likewise, the clothes get cleaned.
On the other hand, detergents are usually ammonium or sulphonate salts of long chain carboxylic acids, which remain effective even in hard water.
Detergents are customarily used to make shampoos and some other products for cleaning clothes.

Introduction

There are about 115 elements have been known to us till today.
Based on their properties, all the elements are arranged in order, known as periodic table.
Johann Wolfgang Döbereiner, a German scientist, first attempted to arrange the elements in 1817.
John Newlands, an English scientist, also attempted to arrange the then known elements (in 1866).
John Newlands had followed the order of increasing atomic masses to arrange the elements.
Newlands started with the element having the lowest atomic mass (such as hydrogen) and ended at thorium, which was the 56th element (at his time).

Newlands’ arrangement of elements is known as “Law of Octaves,” as in his arrangement every eight element had the properties similar to that of the first. E.g. the properties of lithium and sodium were found to be the same.

Sa (do)	re (re)	Ga (mi)	Ma (fa)	Pa (so)	da (la)	ni (ti)
H	Li	Be	B	C	N	O
F	Na	Mg	Al	Si	P	S
Cl	K	Ca	Cr	Ti	Mn	Fe
Co & Ni	Cu	Zn	Y	In	As	Se
Br	Rb	Sr	Ce & La	Zr

Newlands also compared it with the octaves that found in music (see the table given above).
In the Indian music, the seven musical notes are – sa, re, ga, ma, pa, da, ni; however, in the west, the musical notes are – do, re, mi, fa, so, la, ti.
Further, in order to fit some elements into his Table, Newlands put two elements in the same cell (see the table given above – cobalt & nickel kept in same cell), but this technique did not work, as they have different properties.
However, the law of octave had limitation, as was applicable up to calcium only; and, after calcium every eighth element had not the properties similar to that of the first.

Mendeléev’s Periodic Table

Dmitri Ivanovich Mendeléev, a Russian chemist, who successfully attempted to arrange the elements.
Mendeléev arranged the elements based on their (elements) fundamental property, the atomic mass, as well as on the similarity of chemical properties.
During the Mendeleev’s time, only 63 elements were known.
Mendeléev’s Periodic Table consists of vertical columns known as ‘groups’ and horizontal rows known as ‘periods.’

Mendeléev’s Periodic Law states that

‘The properties of elements are the periodic function of their atomic masses’.
Mendeléev arranged the sequence in inverted fashion so that elements with similar properties could be grouped together.
Mendeléev left space for some elements, which were not discovered at that time; he boldly predicted about the existence of future elements.
One of the biggest limitation of Mendeléev’s Periodic formula is - no fixed position has been assigned to hydrogen in the Periodic Table.

Modern Periodic Table

In 1913, Henry Moseley, an English physicist discovered that the atomic number of an element is a more fundamental property in comparison to its atomic mass.
Based on Moseley’s discovery, Mendeléev’s Periodic Law was modified and atomic number was adopted as the basis of Modern Periodic Table.
The Modern Periodic Law states −

‘Properties of elements are a periodic function of their atomic number.’
18 vertical columns known as ‘groups’ and 7 horizontal rows known as ‘periods’ are defined in the Modern Periodic Table.
In Modern Periodic Table, the elements are arranged in such a way that it shows periodicity of properties such as atomic size, valency, or combining capacity and metallic and non-metallic characteristics (of elements).
In Modern Periodic Table, the metallic character decreases across a period and increases down the group.
On the other hand, non-metals are electronegative, as they tend to form bonds by gaining electrons.
In Modern Periodic Table, the non-metals are placed on the right-hand side (from the top).

Introduction

The clothes that we wear are made up of fabrics and the fabrics are made from fibers, which is obtained from natural or artificial sources.
The natural source of fibers is cotton, wool, silk, etc., which are obtained from plants or animals.
The synthetic fibers are made by human beings; therefore, these are called synthetic or man-made fibers.
A synthetic fiber is usually a chain of small units those joined together; each small unit is a chemical substance.

Types of Synthetic Fibers

The artificial silk is usually known as Rayon.
Rayon (fiber) was obtained by chemical treatment of wood pulp.
The fiber, prepared from coal, water and air, is known as Nylon.

Nylon was the first fully synthetic fiber.
Polyester is also a synthetic fiber; it is wrinkle free fiber. E.g. Terylene.
PET is one of the familiar form of polyesters and it is used for making utensils, bottles, films, wires, and many other useful products.
Polyester (Poly + ester) is made up of the repeating units of a chemical known as an ester.
Plastic is also a sort of polymer like the synthetic fiber.
Polythene (Poly + ethene) is a common example of a plastic.
There are some plastics, which when molded once, cannot be softened by heating; therefore, these are known as thermosetting plastics. E.g. Bakelite and melamine.
Bakelite is a poor conductor of heat and electricity; therefore, it is used in making electrical switches, handles of various utensils, etc.
Melamine resists fire and can tolerate heat better than other plastics; therefore, it is used for making floor tiles, kitchenware, and fabrics.
A material, which gets decomposed through the natural processes, e.g. action by bacteria, is known as biodegradable.
A material, which cannot be easily decomposed by natural processes, is known as non-biodegradable.
Plastic is not an environment friendly.

Introduction

The resources, which are present in unlimited quantity in nature and are not likely to be exhausted by human activities, are known as Inexhaustible Natural Resources. E.g. sunlight, air.
The resources, which are present in limited quantity in nature and are likely to be exhausted by human activities, are known as Exhaustible Natural Resources. E.g. forests, wildlife, minerals, coal, petroleum, natural gas etc.
Exhaustible natural resources were formed from the dead remains of living organisms (fossils); therefore, these natural resources are also known as fossil fuels. E.g. coal, petroleum and natural gas.

Coal

Coal is hard as stone and black in color.
Coal is one of the fuels used to cook food.

Coal is used in thermal power plants to produce electricity.
Under high pressure and high temperature, the dead plants those got buried inside the Earth, got slowly converted into coal.
Coal contains mainly carbon.
The slow process of conversion of dead vegetation into coal is known as carbonization.
Coal is formed from the remains of vegetation; therefore, it is also known as fossil fuel.
When coal burns, it produces mainly carbon dioxide gas.
When coal is processed in industry, it produces some useful products such as coke, coal tar, and coal gas.
Coke is a hard, porous, and black substance.
Coke is pure form of carbon.
Coke is largely used in the manufacturing of steel and in the extraction of many metals.
Coal tar is a black, thick liquid with unpleasant smell.
Coal tar is mixture of about 200 substances.
The products, those are obtained from coal tar, are used as starting materials for manufacturing various substances used in everyday life and in industry. E.g. explosives, paints, roofing materials, synthetic dyes, drugs, perfumes, plastics, photographic materials, etc.
Naphthalene balls, obtained from coal tar, are used to repel moths and other insects.
Bitumen, obtained from petroleum product, is used in place of coal-tar for metalling the roads.
During the processing of coal to get coke, coal gas is obtained.
In 1810, for the first time in London, UK, coal gas was used for street lighting and in 1820, in New York, USA.
At present, coal gas is used as a source of heat.

Petroleum

Petrol and diesel are obtained from a natural resource known as petroleum.
Petroleum was formed from the organisms living in the sea.
Over millions of years (the dead organisms buried inside the earth), in the presence high temperature, high pressure, and in the absence of air, the dead organisms transformed into petroleum and natural gas.
In 1859, the world’s first oil well was drilled in Pennsylvania, USA.
In 1867, oil was stuck at Makum in Assam, India.
In India, petroleum is largely found in Assam, Gujarat, Mumbai High, Maharashtra, and in the river basins of Godavari and Krishna.
The following image illustrates the layer of gas and oil −

Petroleum is a mixture of various constituents such as petrol, petroleum gas, diesel, lubricating oil, paraffin wax, etc.
The process of separating the various constituents of petroleum is known as refining.
The different useful substances, which are obtained from the petroleum and natural gas, are known as ‘Petrochemicals.’
Petrochemicals are used in the manufacturing of detergents, fibers (polyester, nylon, acrylic etc.), polythene and other man-made plastics.
Hydrogen gas, which is obtained from natural gas, is used in the production of fertilizers (urea).
Because of having the great commercial importance, petroleum is also known as ‘black gold.’
Natural gas is normally stored under high pressure and hence known as Compressed Natural Gas (CNG).
CNG is used for power generation and fuel for vehicles.
The following table illustrates various constituents of petroleum and their uses −

Составляющие нефти	Использует
Нефтяной газ в жидкой форме (LPG)	Топливо для дома и промышленности
Бензин	Моторное топливо, авиатопливо, растворитель для химической чистки.
Дизель	Топливо для большегрузных автомобилей, электрогенераторы
Керосин	Топливо для печей, ламп и реактивных самолетов.
Смазочное масло	Смазка
Парафиновая свеча	Мази, свечи, вазелин и др.
Битум	Краски, дорожные покрытия

Введение

Химический процесс, при котором вещество реагирует с кислородом и выделяет тепло, известен как combustion.
Вещество, которое подвергается горению, называется combustible или же fuel.
Топливо может быть твердым, жидким или газообразным.
Во время горения также испускается свет либо в виде flame или как glow.

Вещества, которые испаряются во время горения, дают пламя.
Есть три разные зоны: темная зона пламени, светящаяся зона и несветящаяся зона.

Разные вещества загораются при разной температуре.
Самая низкая температура, при которой загорается вещество, называется его ignition temperature.
Спичка содержит трисульфид сурьмы и хлорат калия.
На трущейся поверхности спички содержится стеклянная пыль и немного красного фосфора.
Красный фосфор гораздо менее опасен.
Когда спичка ударяется о трущуюся поверхность, некоторое количество красного фосфора превращается в белый фосфор; процесс немедленно вступает в реакцию с хлоратом калия, присутствующим в головке спички, и выделяет достаточно тепла для воспламенения трисульфида сурьмы; также начинается горение.
Вещества, которые имеют очень низкую температуру воспламенения и могут легко воспламениться от пламени, известны как inflammable substances. E. g. бензин, спирт, сжиженный нефтяной газ (СНГ) и т. д.

Огнетушитель

Water самый распространенный огнетушитель.
Вода, как огнетушитель, работает только тогда, когда горят такие вещи, как дерево и бумага.

Если электрическое оборудование горит, вода может проводить электричество и навредить тем, кто пытается потушить огонь.
Вода также не является хорошим средством тушения пожаров, связанных с нефтью и бензином.
Для тушения пожаров, связанных с электрическим оборудованием и легковоспламеняющимися материалами, такими как бензин, углекислый газ (CO2) является лучшим средством тушения.

Один из способов получить CO2 - выпустить большое количество сухих химических веществ, таких как бикарбонат натрия (пищевая сода) или бикарбонат калия.
Фосфор горит на воздухе при комнатной температуре.
Количество тепловой энергии, производимой при полном сгорании 1 кг топлива, известно как его calorific value.
Теплотворная способность топлива измеряется в килоджоулях на кг (кДж / кг).
The following table illustrates the Calorific Values of Different Fuels −

Топливо	Теплотворная способность (кДж / кг)
Пирог из коровьего навоза	6000-8000
Дерево	17000-22000
Каменный уголь	25000–33000
Бензин	45000
Керосин	45000
Дизель	45000
Метан	50000
СПГ	50000
LPG	55000
Биогаз	35000-40000
Водород	150000

Сжигание большинства выбросов топлива carbon dioxide в окружающей среде.
Повышенная концентрация углекислого газа в воздухе - наиболее вероятные причины global warming.
Повышение температуры атмосферы Земли известно как Global Warming.
Глобальное потепление вызывает таяние полярных ледников, что приводит к повышению уровня моря, что в конечном итоге вызывает наводнения в прибрежных регионах.
Оксиды серы и азота растворяются в дождевой воде и образуют кислоты; такой тип дождя известен какacid rain.