Химия как наука, основные понятия

Сайт преподавателя химии и биологии Коноваловой Лидии

Химия как наука, основные понятия

Занятие №1.Основные химические понятия и законы. Расчёты по химическим формулам иуравнениям.

Теоретическая часть

1.     Место и значение химии в системе наук.

Современная химия представляет собой систему научных дисциплин: общей,

неорганической, аналитической, органической физической, коллоиднойхимии,…Основой химической науки являются атомно-молекулярное учение, законсохранения материи, периодический закон, теория химической связи и учение охимическом процессе.

Как всякая наука, химия изучает некоторую часть явлений окружающегомира. Химия играет значительную роль в научно-техническом прогрессе. Нет ниодной отрасли не связанной в той или иной мере с применением химии.

2.     Основные понятия и законы химии

Химия – наука освойствах вещества и его превращениях, она включает в себя законы и принципы,описывающие эти превращения, а так же представления и теории, позволяющие датьим объяснение.

Атомно-молекулярное учениезаключается в следующем:

1. Все вещества состоят из молекул.

2. Молекулы состоят из атомов.

3. Молекулы и атомы находятся в непрерывном движении; между нимисуществуют силы притяжения и отталкивания.

Рассмотрим следующие определения:

Вещество – видматерии, которая обладает массой покоя.

Состоит из элементарных частиц: электронов, протонов, нейтронов, мезонови др. Химия изучает главным образом вещество, организованное в атомы, молекулы,ионы и радикалы. Такие вещества принято подразделять на простые и сложные (хим.соединения). Простые вещества образованы

атомами одного хим. элемента и потому являются формой его существованияв свободном состоянии, напр. Сера, железо, озон, алмаз. Сложные вещества образованыразными элементами и могут иметь состав постоянный (стехиометрическиесоединения или дальтониды) или меняющийся в некоторых пределах (нестехиометрические соединенияили бертоллиды).

Молекула -наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

Атом -наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства.

Различным элементам соответствуют различные атомы, обозначаемые символомданного элемента (Ag, Fe, Mg).

Химический элемент – это вид атомов, характеризующийся определенными зарядами ядер и строениемэлектронных оболочек.

В настоящее время известно 118 элементов: 89 из них найдены в природе(на Земле), остальные получены искусственным путем. Атомы существуют всвободном состоянии, в соединениях с атомами того же или других элементов,образуя молекулы. Способность атомов

вступать во взаимодействие с другими атомами и образовывать химическиесоединения определяется его строением. Атомы состоят из положительнозаряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, движущихся вокруг него,образуя электронейтральную систему, которая

подчиняется законам, характерным для микросистем.

Ионы (от греч.ion –идущий), одноатомные или многоатомные частицы, несущие электрический заряд.

Положительные ионы называют катионами(от греч. kation, буквально – идущий вниз), отрицательные – анионами (от греч. anion,буквально идущий вверх). В свободном состоянии существуют в газовой фазе (вплазме).

Валентность (от лат. valentia – сила),способность атома присоединять или замещать определенное число других атомовили атомных групп с образованием химической связи.

Реакции химические (от лат. re- – приставка, означающая обратное действие, и actio–действие), превращения одних веществ (исходных соединений) в другие (продукты реакции)при неизменяемости ядер атомов.

Исходные вещества иногда называют реагентами, однако чаще (особенно ворганической химии) термин “реагент” используют по отношению кодному, наиболее активному исходному соединению, определяющему направлениехимической реакции.

Химическая формула – это условная запись состава вещества с помощьюхимических знаков (предложены в 1814 г. Й. Берцелиусом) и индексов (индекс -цифра, стоящая справа внизу от символа. Обозначает число атомов в молекуле).

Химическая формула показывает, атомы каких элементов и в каком отношении соединены между собой вмолекуле.

Простые вещества-молекулы, состоят из атомов одного и того же элемента.

Cложные вещества -молекулы, состоят из атомов различных химических элементов.

Аллотропия – явлениеобразования химическим элементом нескольких простых веществ, различающихся построению и свойствам.

Международная единица атомных масс равна 1/12 массы изотопа 12C – основного изотопа природного углерода.

1 а.е.м = 1/12 • m (12C) = 1,66057 • 10-27 кг

Относительная атомная масса (Ar) – безразмерная величина, равная отношению средней массы атома элемента(с учетом процентного содержания изотопов в природе) к 1/12 массы атома 12C.

Средняя абсолютная масса атома (m) равна относительной атомной массе, умноженной на а.е.м. Ar(Mg) = 24,312

 m(Mg) = 24,312 • 1,66057 • 10-24= 4,037 • 10-23 г

Относительная молекулярная масса (Mr) – безразмерная величина, показывающая, во сколько раз масса молекулыданного вещества больше 1/12 массы атома углерода 12C.

Mг = mг / (1/12 mа(12C))

mr – масса молекулы данного вещества;

mа(12C) – масса атома углерода 12C.

Mг = S Aг(э). Относительная молекулярная масса вещества равна суммеотносительных

атомных масс всех элементов с учетом индексов.

Абсолютная масса молекулы равна относительной молекулярной массе, умноженной на а.е.м.

Число атомов и молекул в обычных образцах веществ очень велико, поэтомупри характеристике количества вещества используют специальную единицу измерения- моль.

Количество вещества, моль. Означает определенное число структурных элементов (молекул, атомов,ионов).

Обозначается n, измеряется в моль. Моль – количество вещества, содержащеестолько же частиц, сколько содержится атомов в 12 г углерода.

Число Авогадро ди Кваренья (NA). Количество частиц в 1 моль любого вещества одно и то же и равно 6,02 •1023. (Постоянная Авогадро имеет размерность – моль-1).

Молярная масса показываетмассу 1 моля вещества (обозначается M).

M = m / υ

Молярная масса вещества равна отношению массы вещества ксоответствующему количеству вещества и численно равна его относительноймолекулярной массе, однако первая величина имеет размерность г/моль, а вторая -безразмерная.

M = NA • m(1 молекула) = NA • Mг • 1 а.е.м. = (NA • 1 а.е.м.) • Mг = Mг

Это означает, что если масса некоторой молекулы равна, например, 80а.е.м. (SO3), то масса одного моля молекул равна 80 г. Постоянная Авогадроявляется коэффициентом пропорциональности, обеспечивающим переход отмолекулярных соотношений к молярным. Все утверждения относительно молекулостаются справедливыми для молей (при замене, в случае необходимости, а.е.м. наг)

Например, уравнение реакции: 2Na + Cl2 ® 2NaCl, означает, что два атоманатрия реагируют с одной молекулой хлора или, что одно и то же, два моль натрияреагируют с одним молем хлора.

3.      Основные законы

Закон сохранения массы веществ (М.В.Ломоносов, 1748 г.; А.Лавуазье, 1789г.)Масса всех веществ, вступивших в химическуюреакцию, равна массе всех продуктов реакции.

Атомно-молекулярное учение этот закон объясняет следующим образом: врезультате химических реакций атомы не исчезают и не возникают, а происходит ихперегруппировка (т.е. химическое превращение- это процесс разрыва одних связеймежду атомами и образование других, в результате чего из молекул исходныхвеществ получаются молекулы продуктов

реакции). Поскольку число атомов до и после реакции остается неизменным,то их общая масса также изменяться не должна. Под массой понимали величину,характеризующую количество материи. Исходя из закона сохранения массы, можносоставлять уравнения химических реакций и

по ним производить расчеты. Он является основой количественногохимического анализа.

Закон постоянства состава впервые сформулировал Ж.Пруст (1808 г)

Все индивидуальные химические вещества имеют постоянный качественный и количественныйсостав и определенное химическое строение, независимо от способа получения.

Из закона постоянства состава следует, что при образовании сложноговещества элементы соединяются друг с другом в определенных массовыхсоотношениях.

Пример.

CuS – сульфид меди. m(Cu) :m(S) = Ar(Cu) : Ar(S) = 64 : 32 = 2 : 1

Чтобы получить сульфид меди (CuS) необходимо смешать порошки меди и серыв массовых

отношениях 2 : 1.

Если взятые количества исходных веществ не соответствуют их соотношениюв химической формуле соединения, одно из них останется в избытке.

Например, если взять 3 г меди и 1 г серы, то после реакции останется 1 гмеди, который не вступил в химическую реакцию. Вещества немолекулярногостроения не обладают строго постоянным составом.

Их состав зависит от условий получения.

Закон Авогадро ди Кваренья (1811 г.)

В равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температура,давление и т.д.) содержится одинаковое число молекул. (Закон справедлив толькодля газообразных веществ.)

Следствия.

1. Одно и то же число молекул различных газов при одинаковых условияхзанимает одинаковые объемы.

2. При нормальных условиях (0°C = 273°К , 1 атм = 101,3 кПа) 1 мольлюбого газа занимает объем 22,4 л.

Практическаячасть

Проверьте   себя,  я задам эти вопросы устно (ответы в скобках –выучить!) Каждый правильный ответ оценивается в 1 балл.

1.     Что такое атом?                                                               

 (Атом- наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все егохимические свойства)

2.     Что такое молекула?                                                               

( Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая егохимическими свойствам).

3.     Что такое атомная масса?                            

 (Относительнаяатомная масса (Ar) – безразмерная величина, равная отношению среднеймассы атома элемента (с учетом процентного содержания изотопов в природе) к1/12 массы атома 12C)

4.     Что такое относительная молекулярная масса? Как еенайти?

( Относительная молекулярная масса (Mr) – безразмерная величина,показывающая, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массыатома углерода 12C.  Чтобы ее посчитать,необходимо сложить атомные массы с учетом их стехиометрических коэффициентов)                                          

5.     Что такое молярная масса вещества? В каких единицахона выражается?                                                            (Молярная масса показывает массу одного моля вещества. Выражается вграммах на моль – г/моль.

6.     Как вычислить количество вещества, зная массу, объёмили число структурных единиц?               

( n=m/M                     n=N/NА                     n=V/Vm)

 Как формулируется закон Авогадро?                                                        

7.      (В равныхобъемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое числомолекул)

8.      Что называетсяотносительной плотностью одного газа по другому?                               (Отношение массдвух газов, занимающих равные объёмы при одинаковых условиях, называютотносительной плотностью одного газа по другому и обозначают буквой D                                                          

         D=M1/М2).

9.      Сформулируйтезакон постоянства состава.                     

 (Состав соединений молекулярной структурыявляется постоянным независимо от способа получения. Состав соединений снемолекулярной структурой (атомной, ионной и металлической кристаллическойрешеткой) не является постоянным и зависит от способа получения).

10.        Сформулируйтезакон сохранения массы веществ.                  

  (Масса веществ, вступивших в реакцию, равнамассе образующихся продуктов)

Источник: https://lidijavk.ucoz.ru/load/studentam/lekcii/osnovnye_khimicheskie_ponjatija_i_zakony/44-1-0-580

Лекция “Предмет и задачи химии. Основные понятия химии”

Химия как наука, основные понятия

ЛЕКЦИЯ

“Предмет и задачи химии. Основные понятия химии”

План:

1. Предмет изучения химии.

2. Задачи и значение химии.

3. Основные понятия химии.

1. Предмет изучения химии.

Химия – относится к естественным наукам и изучает состав, строение, свойства и превращения веществ, а также явления, сопровождающие эти превращения.

Химия изучает окружающий мир, т. е. материю, которая проявляется в двух формах: вещества и поля.

Вещество – форма материи состоящая из частиц, которые имеют массу покоя (собственную массу), занимающая часть пространства и существующая за счет сил притяжения и отталкивания. К веществам относятся макротела, микротела и элементарные частицы (ē,p, n). Число природных синтезированных веществ составляет более 10 млн.

Поле – это такая форма существования материи, которая прежде всего характеризуется энергией. Посредством поля осуществляется взаимодействие между частицами вещества. Пример: электромагнитные и гравитационные поля.

Неотъемлемым свойством материи является движение.

Движение материи – это любое изменение. Материя находится в непрерывном движении. Формы движения очень разнообразны – тепловая, химическая, механическая. Формы движения материи изучаются разными естественными науками: химией, физикой, биологией и др.

Предмет изучения химии: химия изучает химическую форму движения материи, под которой понимают качественное изменение веществ, т. е. разрушение одних химических связей и образование других. В результате химических процессов возникают новые вещества с новыми химическими и физическими свойствами.

Свойствами материи являются:

– масса – это мера её инертности; – энергия – это мера её движения.

Объектом изучения в химии являются химические элементы и их соединения.

2. Задачи и значение химии.

Задачи химии:

1.  Получение веществ с заранее заданными свойствами (для развития новой техники необходимы материалы с особыми свойствами, которых нет в природе: сверхчистые, сверхтвердые, жаростойкие, сверхпроводящие).

2.  Повышение эффективности производства и качества продукции.

3.  Создание безвредных, безотходных технологий.

4.  Рациональное использование энергии химических превращений (в настоящее время электрическую и механическую энергию получают в основном преобразованием химической энергии природного топлива).

Значение химии для с/х:

1.  Удобрения (макро – и микро-).

2.  Химические средства защиты растений.

3.  Лекарственные препараты.

3. Основные понятия химии.

Атомно–молекулярное учение

Атомно-молекулярное учение развил и впервые применил в химии великий русский ученый (1741 г.). Атомно-молекулярное учение позволяет объяснить основные понятия и законы химии.

Основные положения:

  1.  Все вещества состоят из молекул.

  2.  Молекулы состоят из атомов.

  3.  Частицы – молекулы и атомы – находятся в непрерывном движении.

  4.  Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ из различных атомов.

Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Элемент – вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Каждый элемент имеет своё название и символ. В настоящее время известно 109 химических элементов периодической системы (ПС). Из них в природе существует 88 и более 20-ти получены искусственным путем в процессах ядерных превращений элементов.

Символы элементов состоят из одной или двух букв латинского названия элементов и являются интернациональными. Названия элементов в каждом языке различны.

Пример: элемент с русским названием водород имеет символ “Н” (аш), который является первой буквой латинского названия этого элемента”Hydrogenium”.

Все элементы делятся на металлы и неметаллы. Если провести диагональ от бора (В) к астату (At), то к металлам будут относиться все элементы слева от диагонали + элементы побочных подгрупп, справа неметаллы.

Молекула – наименьшая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства.

Состав любой молекулы можно выразить молекулярной химической формулой – показывает качественный и количественный состав молекулы.

H2SO4 качественный состав: молекула состоит из атомов H, S, O

количественный: 2 атома Н, 1 атом S, 4 атома О.

графическая формула – отображает структуру молекулы:

Н-О-Н графическая формула молекулы воды

черта – обозначает общую электронную пару, т. е. одну химическую связь, число связей определяется валентностью данного элемента.

Все вещества делятся на простые и сложные:

Простые вещества – это вещества, состоящие из атомов одного элемента.

Простые вещества делятся на два класса:

– металлы – образованы элементами Ме, металлы одноатомные

– неметаллы – образованы элементами неметаллами:

H2, O2, Cl2 I2 ,S, P He, Ar

газообразные тв. в-ва свободные несвязанные атомы

двухатомные благородные газы

Число существующих простых веществ (≈ 400) больше числа химических элементов, что объясняется явлением аллотропии.

Аллотропия – это явление образования нескольких простых веществ одним элементом.

Простые вещества, образованные одним и тем же элементом, называются аллотропными модификациями. Они могут отличатся

O2 – кислород

составом: O

O3 – озон

алмаз

или структурой: С графит

Сложные вещества – это вещества, состоящие из атомов разных элементов. Сложные неорганические вещества классифицируются на основные 4 класса:

– оксиды: CaO, SO3

– основания: NaOH, Cu(OH)2

– кислоты: H2SO4, HCl

– соли: Na2CO3, CaCl2

Ионы – частицы имеющие заряд. Ионы делятся на простые и сложные.

Простые ионы – состоят из атомов одного элемента (Na+, Cl-).

Сложные ионы – состоят из атомов нескольких элементов (OH-, SO42-).

Положительно заряженные ионы называются катионами.

Отрицательно заряженные – анионами.

Заряд простого иона – равен степени окисления элемента в соединении.

Необходимо помнить, что постоянные степени окисления в сложных соединениях проявляют следующие элементы:

– кислород О-2 (исключения Н2О2-1, О+2F2)

– водород Н+1 (искл. гидриды NaH-1)

– щелочные Ме+1: Na+, К+

– щелочно-земельные Ме+2: Ca2+, Mg2+, Ba2+

– все металлы имеют только положительную степень окисления (max-е значение = № группы)

– F-, Al+3

Переменные степени окисления: Fe2+, Fe3+, Cu+, Cu2+

Заряд сложного иона: NH4+ – катион аммония

-3 +1*4 = +1

OH – – гидроксильная группа

-2 +1 = -1

Кислотный остаток – это все то, что остается от молекулы кислоты после отнятия катиона Н+.

Заряд кислотного остатка – всегда отрицательный (анион) и равен числу катионов водорода, которые необходимо отнять от молекулы кислоты, чтобы получить данный остаток:

H3PO4 (H2PO4)- дигидрофосфат

обр-т кислые соли

H3PO4 (HPO4)2- гидрофосфат

H3PO4 (PO4)3- фосфат средние соли

Название: гидро (Н), числительное ди – (Н2….)

Остаток от основания – все то, что остается от молекулы основания после отнятия гироксильной группы.

Заряд остатка от основания – всегда положительный (катион) и равен числу гидроксильных групп, которые необходимо отнять, чтобы получить данный остаток:

Al (OH)3 [Al (OH)2 ]+ ион дигидроксоалюминия

Al (OH)3 [Al OH]2+ ион гидроксоалюминия

Al (OH)3 Al3+ ион алюминия

OH – – гидроксо

Составление молекулярных формул веществ.

В основе составления молекулярной формулы лежит принцип электронейтральности – алгебраическая сумма степеней окисления атомов в соединении всегда равна нулю, а в сложном ионе заряду иона. Так как сложное вещество состоит из ионов, то общий заряд катиона (произведение числа иона на его заряд с учетом знака) + общий заряд аниона (Х число иона на его заряд) =0.

Ca3+2 (PO4)2-3

общ. зар. катиона: 3 (+2) = +6

общ. зар. аниона: 2 (-3) = -6

сумма: +6 – 6 =0

Последовательность составления молекулярной формулы:

  1.  По названию определить класс соединения; записать ионы: на первом месте катион, затем анион.

  2.  Определить заряд катиона и заряд аниона.

  3.  Если заряды численно равны, то индексы =1, они не ставятся.

Если заряды не равны, то их уравнивают: находят общее кратное заряда катиона и аниона и делят его на заряд катиона (получают индекс для катиона) и на заряд аниона (получают индекс для аниона)

  4.  Осуществляется проверка: ∑ общ. зарядов катиона и аниона = 0

ПРИМЕР: Привести молекулярную формулу оксида фосфора (V)

1)  оксид => PO; (V) => С. О. = +5

2)  P+5 O-2

3)  общ. кратное = 10

4)  10:5 = 2 индекс для (Р)

10:2 = 5 индекс для (О)

P2+5O5-2 проверка: 2 (+5) = +10 +10 -10 =0

5 (-2) = -10

Источник: https://pandia.ru/text/80/234/34168.php

Основные понятия в химии

Химия как наука, основные понятия

Химический элемент, простое и сложное вещество, аллотропия. Относительная атомная и молекулярная массы, моль, молярная масса. Валентность, степень окисления, химическая связь, структурная формула.

Практикум: Расчеты по химическим формулам, химическим уравнениям.Решение задач на нахождение химической формулы вещества. Решение задач с использованием понятия «молярная масса». Вычисления по химическим уравнениям, если одно из веществ взято в избытке, если одно из веществ содержит примеси. Решение задач на определение выхода продукта реакции.

Химия – это наука о веществах, их свойствах и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также о фундаментальных законах, которым эти превращения подчиняются.

Поскольку все вещества состоят из атомов, которые благодаря химическим связям способны формировать молекулы, то химия занимается в основном изучением взаимодействий между атомами и молекулами, полученными в результате таких взаимодействий.

Химический элемент – определённый вид атома имеющий название, порядковый номер, и положение в таблице Менделеева называют химическим элементом.

В настоящее время известно 118 химических элементов, заканчивая Uuo (Ununoctium – Унуноктий).

Каждый элемент обозначен символом, который представляет одну или две буквы из его латинского названия (водород обозначен буквой H – первой буквой его латинского названия Hydrogenium).

Вещество – вид материи с определёнными химическими и физическими свойствами. Совокупность атомов, атомных частиц или молекул, находящаяся в определённом агрегатном состоянии. Из веществ состоят физические тела (медь – вещество, а медная монета – физическое тело).

Простое вещество – вещество, состоящее из атомов одного химического элемента: водород, кислород и т.д.

Сложное вещество – вещество, состоящее из атомов разных химических элементов: кислоты, вода и др.

Аллотропия – это способность некоторых химических элементов существовать в виде двух или нескольких простых веществ, различных по строению и свойствам. Например: алмаз и уголь состоят из одного и того же элемента – углерода.

Относительная атомная масса. Относительной атомной массой элемента называют отношение абсолютной массы атома к 1/12 части абсолютной массы атома изотопа углерода 12С. Обозначают относительную атомную массу элемента символом Аr, где r – начальная буква английского слова relative (относительный).

Относительная молекулярная масса. Относительной молекулярной массой Мr называют отношение абсолютной массы молекулы к 1/12 массы атома изотопа углерода 12С.

Обратите внимание на то, что относительные массы по определению являются безразмерными величинами.

Таким образом, мерой относительных атомных и молекулярных масс избрана 1/12 часть массы атома изотопа углерода 12С, которая называется атомной единицей массы (а.е.м.):

Моль. В химии чрезвычайное значение имеет особая величина – количество вещества.

Количество вещества определяется числом структурных единиц (атомов, молекул, ионов или других частиц) этого вещества, оно обозначается обычно n и выражается в молях (моль).

Моль – это единица количества вещества, содержащая столько же структурных единиц данного вещества, сколько атомов содержится в 12 г углерода, состоящего только из изотопа 12С.

Число Авогадро. Определение моля базируется на числе структурных единиц, содержащихся в 12 г углерода. Установлено, что данная масса углерода содержит 6,02× 1023 атомов углерода. Следовательно, любое вещество количеством 1 моль содержит 6,02× 1023 структурных единиц (атомов, молекул, ионов).

Число частиц 6,02 × 1023 называется числом Авогадро или постоянной Авогадро и обозначается NA:

NA = 6,02 × 1023 моль-1

Молярная масса. Для удобства расчетов, проводимых на основании химических реакций и учитывающих количества исходных реагентов и продуктов взаимодействия в молях, вводится понятие молярной массы вещества.

Молярная масса M вещества представляет собой отношение его массы к количеству вещества:где г – масса в граммах, n – количество вещества в молях, М – молярная масса в г/моль – постоянная величина для каждого данного вещества.

Значение молярной массы численно совпадает с относительной молекулярной массой вещества или относительной атомной массой элемента.

Валентность – способность атомов химических элементов образовывать определённое число химических связей с атомами других элементов или количество связей, которые может образовывать вещество.

Степень окисления (окислительное число, формальный заряд) – вспомогательная условная величина для записи процессов окисления, восстановления и окислительно-восстановительных реакций, численная величина электрического заряда, приписываемого атому в молекуле в предположении, что электронные пары, осуществляющие связь, полностью смещены в сторону более электроотрицательных атомов.
Представления о степени окисления положены в основу классификации и номенклатуры неорганических соединений.

Степень окисления соответствует заряду иона или формальному заряду атома в молекуле или в формульной единице, например:

Na+Cl-, Mg2+Cl2-, N-3H3-, C+2O-2, C+4O2-2, Cl+F-, H+N+5O-23, C-4H4+, K+1Mn+7O-24.

Степень окисления указывается сверху над символом элемента. В отличие от указания заряда иона, при указании степени окисления первым ставится знак, а потом численное значение, а не наоборот.

H+N+3O-22 – степень окисления, H+N3+O2-2 – заряды.

Степень окисления атома в простом веществе равна нулю, например:

O03, Br02, C0.

Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в молекуле всегда равна нулю:

H+2S+6O-24, (+1 • 2) + (+6 • 1) + (-2 • 4) = +2 +6 -8 = 0

Химическая связь, взаимное притяжение атомов, приводящее к образованию молекул и кристаллов. Принято говорить, что в молекуле или в кристалле между соседними атомами существуют химические связи. Химическая связь определяется взаимодействием между заряженными частицами (ядрами и электронами). Основные характеристики химической связи – прочность, длина, полярность.

Свойства – совокупность признаков по которым одни вещества отличаются от других, они бывают химическими и физическими.

Физические свойства – признаки вещества, при характеристике которых вещество не изменяет свой химический состав.(плотность, агрегатное состояние, температуры плавления и кипения и т.п.)

Химические свойства – способность веществ взаимодействовать с другими веществами или изменятся под действием определённых условий.Результатом является превращения одного вещества или веществ в другие вещества.

Физические явления – новые вещество не образуется.
Химические явления – новые вещество образуется.

Источник: http://examchemistry.com/content/lesson/osnovnyepon/ponyatiya.html

Химия как наука, основные понятия

Химия как наука, основные понятия

Федеральное агентство по образованию РФ

по химии

Выполнила:

Проверила:

Казань,2010

1. Решение задач.

1.1. Химическая термодинамика.

1.2. Химическая кинетика.

1.3. Растворы и их свойства.

1.4. Дисперсные системы. Коллоидные растворы и их свойства.

2. на тему: «Использование законов химии в современном мире – новые открытия, создание новых строительных материалов, новые достижения в экономике, технике, медицине.

2.1. Введение.

2.2. Развитие химии.

2.3. Роль химии в современном мире.

2.4. Химия в строительстве.

2.5. Заключение.

3. Список литературы.

1. Решение задач.

Вариант 2

1. Рассчитать теплоту образования ацетилена, если при сгорании 1 моль его выделяется 1300 кДж теплоты.

2. Константа равновесия гомогенной системы СО (г) + О (г) = (г) + (г) при С равна 1. Вычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные всех концентрации: [CО] = 3 моль/л; [ ]= 2 моль/л.

3. Вычислите молярную и эквивалентную концентрации 20%-ного раствора хлорида кальция плотностью 1,178 г/мл.

4. Какой объем 0,005н раствора нитрата серебра нужно прибавить к 25 мл 0,0016н раствора хлорида калия, чтобы получить отрицательный золь хлорида серебра? Напишите строение мицеллы золя.

Решение:

2. на тему: «Использование законов химии в современном мире – новые открытия, создание новых строительных материалов, новые достижения в экономике, технике, медицине

2.1. Введение.

Что же такое химия и для чего она нужна? Химия – наука, изучающая состав, строение, свойства веществ, а также превращения этих веществ и законы, которым подчиняются эти превращения. Век, в котором мы живем, называют “веком химии”.

Это связано с тем, что именно в последние годы развитие этой отрасли достигло пика в сравнении с предыдущими периодами. Современная химия очень тесно связана со всеми отраслями народного хозяйства. Практически ни одна наука не обходится без достижений химии.

Она все глубже проникает во все области как научной, так и хозяйственной деятельности. Если рассматривать взаимосвязь химии и других наук, можно выделить промежуточные (переходные) науки: физическая химия, геохимия, биохимия и множество других.

Медицина, парфюмерия, металлургическая и топливная промышленность – это лишь малая часть отраслей, которые просто не смогут существовать без развития химии. В настоящее время выделяют два основных направления химии: органическая и неорганическая.

Органическая химия изучает соединения углерода с другими элементами (эти знания широко используются в топливной промышленности, при производстве полимеров и пластмасс). Неорганическая же химия изучает остальные соединения.

2.2. Развитие химии.

Развитие химии началось задолго до начала нашей эры. Самое древнее ее направление – металлургия. Именно тогда люди начали изучать превращения различных веществ при различных условиях и стали использовать химию для своих нужд. Сначала научились получать металлы (в первую очередь медь) и смешивать ее с оловом для получения бронзы. Позже было получено из руды и железо.

Поскольку химия в те давние времена была совершенно новым этапом развития знаний человечества, многие придавали науке различные невероятные качества. Так, в III-IV веках до нашей эры появилось новое направление химии – алхимия. Сотни ученых бились в поисках “философского камня”, который должен был превращать неблагородные металлы (например, железо), в благородные (серебро, золото).

После начала эпохи Возрождения развитие химии получило вторую жизнь. Она начала приобретать практическое применение во многих отраслях промышленности. Кроме металлургии, начали бурно развиваться стеклоделие, медицина, производство керамики и множество других видов деятельности. И в первой половине XVII века химия плавно переросла в отдельную науку.

Открытие большого числа новых химических элементов заставило задуматься об их систематизации. В 1869 г. великим русским ученым Д. И.

Менделеевым была обнаружена взаимосвязь этих элементов, результатом чего стало появление периодической системы элементов.

Результатом этого открытия стало появление многих законов химии, что дало резкий толчок развитию других направлений деятельности человечества.

Вторая половина XX века ознаменовала новый виток развития химии. Быстрое развитие математики, электроники и появления в арсенале химиков точных измерительных приборов и компьютеров позволили вести расчеты, которые раньше были весьма затруднительны, а порой и невозможны.

Моделирование химических процессов, обработка больших объемов данных, расчеты структур сложных веществ позволили ученым значительно расширить значимость химии. Удешевление исследований и экспериментов, а также повышение их точности позволило применить их и для менее наукоемких отраслей.

Началось развитие коммерческой химии.

Сегодня тысячи химических лабораторий проводят исследования для самых различных отраслей народного хозяйства, развивая коммерческую химию. Парфюмерия, производство самых разнообразных полимерных веществ, пластмасс, строительных материалов с заданными параметрами и множество других областей применения химии – основные потребители этих исследований.

Развитие химии носит и стратегический характер. Важное направление – получение дешевого альтернативного топлива. Не секрет, что запасы нефти и газа, основных на сегодняшний день источников энергии, уменьшаются с каждым днем. Поэтому именно на химию возложена проблема энергии будущего.

Дальнейшее развитие химии предусматривает помимо всего прочего разработку экологически безопасных аналогов для применяемых сегодня технологий, которые негативно влияют на окружающую среду.

Неоспоримо, что сегодня химия занимает значительную часть в жизни человечества, еще более очевидно, что она – наука будущего.

Нужно полностью сознавать невозможность социального прогресса без развития химии и применения ее достижений для решения проблем энергетики, экологии, национальной обороны, здравоохранения, развития промышленности, сельского хозяйства.

Достаточно сказать, что 92% энергии, потребляемой сейчас обществом, мы получаем, осуществляя химические процессы. И если современная энергетика создает экологические проблемы, то виновата в этом не химия, а неграмотное или недобросовестное использование продуктов ее деятельности (хим. процессы, продукты, материалы).

Надо помнить, что химия – это не только ДДТ, дефолианты, нитраты и диоксины. Но и сахар и соль, воздух и валидол, молоко и магний, полиэтилен и пенициллин.

Все чем мы пользуемся, что носим, в чем живем, передвигаемся, чем играем, производится посредством управляемых химических реакций.

Занятие химика – изобретение реакций, превращающих окружающие нас вещества в те, что служат удовлетворению наших нужд.

Нам необходимо иметь эффективное средство против болезни Паркинсона. Химики синтезируют карбидофу – соединение, отсутствующее в природе, но обладающее высокой терапевтической активностью.

Миллионы автомашин загрязняют атмосферу. Эту задачу от- части помогает решить автомобильный каталитический конвертор выхлопных газов.

Сейчас насчитывается более 8 миллионов синтезированных соединений. Химия играет роль в решении проблем обеспечения людей продовольствием, одеждой и жильем, новых источников энергии, в создании возобновляемых заменителей истощающихся или редких материалов, в укреплении здоровья человека, в контроле за состоянием среды обитания и ее защите.

Поскольку все жизненные процессы вызываются хим. изменениями, знания о химических реакциях обеспечивают необходимый фундамент для постижения сущности жизни. Таким образом, химия вносит вклад в решение проблем универсальной философской значимости.

Трагедия в Бхопале (Индия) ярко показывает две стороны химии. Тысячи отравленных токсичными веществами, применяемыми для производства продуктов питания, ежегодно спасавших миллионы людей от голодной смерти.

2.3. Роль химии в современном мире.

Химическая промышленность производит десятки тысяч наименований продуктов, многие из которых по технологическим и экономическим характеристикам успешно конкурируют с традиционными материалами, а часть — являются уникальными по своим параметрам.

Химия дает материалы с заранее заданными свойствами, в том числе и такими, которые не встречаются в природе. Подобные материалы позволяют проводить технологические процессы с большими скоростями, температурами, давлениями, в условиях агрессивных сред.

Для промышленности химия поставляет такие продукты, как кислоты и щелочи, краски, синтетические волокна и т. п. Для сельского хозяйства химическая промышленность выпускает минеральные удобрения, средства защиты от вредителей, химические добавки и консерванты к кормам для животных.

Для домашнего хозяйства и быта химия поставляет моющие средства, краски, аэрозоли и другие продукты.

Химия характерна не только тем, что обеспечивает производство многих необходимых продуктов, материалов, лекарств.

Во многих отраслях промышленности и сельскохозяйственного производства широко используются также химические методы обработки: беление, крашение, печатание в текстильной промышленности; обезжиривание, травление, цианирование в машиностроении; кислородное дутье в металлургии; консервация, синтезирование витаминов и аминокислот — в пищевой и фармацевтической промышленности и т. д. Внедрение химических методов ведет к интенсификации технологических процессов, увеличению выхода полезного вещества, снижению отходов, повышению качества продукции.

Таким образом, химизация, как процесс внедрения химических методов в общественное производство и быт, позволила человеку решить многие технические, экономические и социальные проблемы. Однако масштабность, а нередко и неуправляемость этого процесса обернулась «второй стороной медали».

Химия прямо или опосредованно затронула практически все компоненты окружающей среды — сушу, атмосферу, воду Мирового океана, внедрилась в природные круговороты веществ. В результате этого нарушилось сложившееся в течение миллионов лет равновесие природных процессов на планете, химизация стала заметно отражаться на здоровье самого человека.

Получилась ситуация, которую ученые обоснованно именуют химической войной против населения,3емли. За последние 30-40 лет в этой войне пострадали сотни миллионов жителей планеты. Возникла самостоятельная ветвь экологической науки — химическая экология.

Основными источниками, загрязняющими окружающую среду, кроме собственно химической промышленности, являются металлургия, автомобильный транспорт, тепловые электростанции. Они дают большой объем газообразных отходов, загрязняют водоемы рек и озер сточными водами, используемыми в технологических целях.

Газообразные отходы содержат оксиды углерода, серы, азота, соединения свинца, ртути, бензопирен, сероводород и другие вредные вещества. В связи со сжиганием топлива в больших объемах возникла проблема снижения концентрации кислорода и озона в атмосфере, получившая название «кислородного голодания».

К твердым отходам относятся отходы горнодобывающей промышленности, строительный и бытовой мусор. Сточные воды содержат многие неорганические соединения — ионы ртути, цинка, кадмия, меди, никеля и т. д. Пятая часть вод Мирового океана загрязнена нефтью и нефтепродуктами.

Значительный ущерб водоемам вследствие вымывания удобрений из почвы наносят загрязнения, связанные с сельскохозяйственным производством. Вредные вещества из воздуха и воды попадают в почву, в которой накапливаются тяжелые металлы, радиоактивные элементы.
В организм человека вредные вещества попадают через воздух, воду и пищу.

Таким образом, человечество, пройдя ряд этапов развития — от огня костра до термоядерной бомбы, — в начале XXI века оказалось в условиях, когда в очередной раз встал вопрос о его выживании. Угроза экологической катастрофы требует решительного пересмотра отношений современной «химической» цивилизации и природы в сторону оптимизации этих отношений.

Задача заключается в том, чтобы через новые технологии гармонизировать отношения «общество — природа» таким образом, чтобы компенсаторных возможностей окружающей среды было достаточно для нейтрализации антропогенных воздействий на нее.

Новые технологии по своим параметрам должны приближаться к природным процессам, отличаться от промышленных своей безотходностью или малоотходностью. В безотходном производстве технологический цикл «сырье — производство — использование готовое продукта — вторичное сырье» вписывается в окружающую среду, не нарушая экономического развития.

В настоящее время наметились следующие пути решения сложных экологических проблем: комплексная переработка сырья; пересмотр традиционных процессов и схем получения известных продуктов; внедрение бессточных и замкнутых схем водопотребления; очистка выбрасываемых газов; использование промышленных комплексов с замкнутой структурой материальных и энергетических потоков.

3.1. Химия в строительстве.

Химия и строительство, две обширные и древние области деятельности человека, в течение многих веков развиваются в тесном контакте, взаимопроникая друг в друга.

Можно с уверенностью сказать, что характерная особенность строительства – это быстрое освоение и продуктивное использование всего нового, что появлялось в химической науке.

Современное развитие строительства трудно представить себе без использования продукции химической промышленности: применения и внедрения новых конструкционных полимерных материалов, пластических масс, синтетических волокон, каучуков, вяжущих и отделочных веществ и многих других полезных продуктов большой и малой химии. Техника строительства реконструируется по направлению не только интенсификации и модернизации самих процессов строительного производства, но и повышения значимости роли химических и физико-химических процессов. Внедрение таких процессов, как склеивание, сварка, формование, – это результат химизации строительства. Использование быстротвердеющих бетонов и растворов стало возможным после тщательного и продуктивного исследования химических реакций их компонентов. Применение вяжущих веществ совершенствуется в ходе изучения процессов, реализующихся при их твердении.

2.5. Заключение .

Выше были изложены основные представления о химии, ее законах, месте в человеческой цивилизации.

Источник: https://zinref.ru/000_uchebniki/02800_logika/011_lekcii_raznie_31/1468.htm

Урок 1. Основные понятия и законы предмета «Химия» – HIMI4KA

Химия как наука, основные понятия
Самоучитель по химии › Общая химия

Что такое химия? Где мы встречаемся с химическими явлениями? Везде. Сама жизнь — это бесчисленное множество разнообразных химических реакций, благодаря которым мы дышим, видим голубое небо, ощущаем изумительный запах цветов…

Что изучает химия? Химия изучает вещества, а также химические процессы, в которых участвуют эти вещества.

Что такое вещество — понятно: это то, из чего состоит окружающий нас мир и мы сами. Но что такое химический процесс (явление)?

К химическим явлениям относятся процессы, в результате которых изменяется состав или строение молекул, образующих данное вещество. Изменились молекулы — изменилось вещество (оно стало другим!), — изменились его свойства:

  • свежее молоко стало кислым;
  • зелёные листья стали жёлтыми;
  • сырое мясо при обжаривании изменило запах.

Все эти изменения — следствие сложных и многообразных химических процессов. Итак,

химия — это наука о веществах и их превращениях.

При этом исследуются не всякие превращения, а только такие, при которых

  • обязательно изменяется состав или строение молекул;
  • никогда не изменяется состав и заряд ядер атомов.

В этом определении встречаются такие понятия, как «вещество», «молекула», «атом». Разберём их подробнее.

Вещество — это то, из чего состоят окружающие нас предметы. Каждому абсолютно чистому веществу (таких в природе, кстати, не существует) приписывают определённую химическую формулу, которая отражает его состав, например:

  • Н2О — вода;
  • Na8[(AlSiO4)6SO4] — лазурит.

Выше приведены молекулярные формулы двух веществ. Следует отметить, что далеко не все вещества состоят из молекул, так как существуют вещества, которые состоят из атомов или ионов. Например, алмаз состоит из атомов углерода, а обычная поваренная соль — из ионов Na+ и ионов Cl– (условная «молекула» — NaСl).

Наименьшая частица вещества, которая отражает его качественный и количественный состав, называется молекулой.

Молекулы состоят из атомов. Атомы в молекуле соединены при помощи химических связей. Каждый атом обозначается при помощи символа (химического знака):

  • Н — атом водорода;
  • О — атом кислорода.

Число атомов в молекуле обозначают при помощи индекса:

Примеры:

  • О2 — это молекула вещества кислорода, состоящая из двух атомов кислорода;
  • Н2О — это молекула вещества воды, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Но! Если атомы не связаны химической связью, то их число обозначают при помощи коэффициента:

Аналогично изображают число молекул:

  • 2Н2 — две молекулы водорода;
  • 3Н2О — три молекулы воды.

Почему атомы водорода и кислорода имеют разное название, разный символ? Потому что это атомы разных химических элементов.

Химический элемент — это частицы с одинаковым зарядом ядер их атомов.

Что такое ядро атома? Почему заряд ядра является признаком принадлежности атома к данному химическому элементу? Чтобы ответить на эти вопросы, следует уточнить: изменяются ли атомы в химических реакциях? Из чего состоит атом*?

* Подробнее о строении атома будет рассказано в уроке 3.

Атом не имеет заряда, хотя и состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов:

В ходе химических реакций число электронов любого атома может изменяться, но заряд ядра атома в химических реакциях НЕ МЕНЯЕТСЯ!

Поэтому заряд ядра атома — своеобразный «паспорт» химического элемента. Все атомы с зарядом ядра +1 принадлежат химическому элементу под названием «водород». Атомы с зарядом ядра +8 составляют химический элемент «кислород».

Каждому химическому элементу присвоен химический символ (знак), порядковый номер в таблице Менделеева (порядковый номер равен заряду ядра атома); определённое название и, для некоторых химических элементов, особое прочтение символа в химической формуле (табл. 1).

Подведём итог. Вещества состоят из молекул, молекулы состоят из атомов, атомы с одинаковым зарядом ядра относятся к одному и тому же химическому элементу.

Но, если вещество состоит из молекул, то любое изменение состава или строения молекулы приводит к изменению самого вещества, его свойств.

Вопрос. Чем отличаются химические формулы веществ: Н2О и Н2О2?

Хотя по составу молекулы этих веществ отличаются на один атом кислорода, сами вещества по свойствам сильно отличаются друг от друга. Воду Н2О мы пьём и жить без неё не можем, а Н2О2 — перекись водорода, пить нельзя, а в быту её используют для обесцвечивания волос.

Вопрос. А чем отличаются химические формулы веществ:

Состав этих веществ — аллозы (А) и глюкозы (Б) — одинаков — С6Н12О6. Отличаются они строением молекул, в данном случае — расположением групп ОН в пространстве. Глюкоза — универсальный источник энергии для большинства живых организмов, а аллоза практически не встречается в природе и не может быть источником энергии.

Простые и сложные вещества. Валентность

Вещества бывают простые и сложные. Если молекула состоит из атомов одного химического элемента, — это простое вещество:

Если в состав вещества входят атомы только одного химического элемента — это простое вещество. Причём некоторые химические элементы образуют несколько простых веществ. Так, химический элемент кислород образует простое вещество «кислород» О2 и простое вещество «озон» О3*.

* В 2002 г. появилось сообщение о существовании ещё одного простого вещества кислорода — O4.

А химический элемент углерод образует четыре простых вещества, причём ни одно из них не называется «углерод». Эти вещества отличаются пространственным расположением атомов:

  • Алмаз — атомы углерода находятся в вершинах воображаемых тетраэдров;
  • Графит — атомы углерода находятся в одной плоскости;
  • Карбин — атомы углерода образуют «нити».

В четвертой модификации «углерода» — фуллерене — атомы углерода образуют сферу, т. е. молекулы фуллерена напоминают мячик.

Существование элемента в виде нескольких простых веществ называется аллотропией. Алмаз, графит, карбин, фуллерен — аллотропные модификации элемента «углерод», а кислород и озон — аллотропные модификации элемента «кислород».

Таким образом, не следует путать эти понятия: «химический элемент» и «простое вещество», а также «молекула» и «атом».

Очень часто в письменных записях слова «молекула» или «атом» заменяют соответствующими символами, но не всегда правильно.

Так, нельзя писать: «В состав воды входит Н2», так как речь здесь идёт о химическом элементе водороде — Н. Нужно писать: «В состав воды входит (Н)».

Аналогично, правильной будет запись: «При действии металла на раствор кислоты выделится Н2», т. е. вещество водород, молекула которого двухатомна.

Молекулы сложных веществ состоят из атомов разных химических элементов:

Как известно, в состав сложных веществ входят атомы разных химических элементов. Эти атомы соединяются между собой химическими связями: ковалентными, ионными, металлическими.

Способность атома образовывать определённое число ковалентных химических связей называется валентностью. (Подробнее см. урок 4 «Химическая связь».) Правильнее всего определять валентность по графическим или структурным формулам:

В таких формулах одна чёрточка обозначает одну ковалентную связь, т. е. «одну валентность». На практике чаще всего валентность определяют по молекулярной формуле, хотя здесь правильнее говорить о степени окисления элемента (см. урок 7). Иногда результат определения степени окисления соответствует реальному значению валентности, но бывают и неодинаковые результаты.

Задание 1.1. Определите «валентность» (степени окисления) атомов кальция и углерода по формуле СаС2. Совпадает ли полученный результат с реальным значением валентности?

В устойчивой молекуле не может быть «свободных», «лишних» валентностей! Поэтому для двухэлементной молекулы число химических связей (валентностей) атомов одного элемента равно общему числу химических связей атомов другого элемента.

Валентность атомов некоторых химических элементов постоянна (табл. 2).

Для других атомов валентность можно определить (вычислить) из химической формулы вещества.

Строго говоря, по нижеизложенным правилам определяют не валентность, а степень окисления (см. урок 7). Но поскольку в некоторых соединениях числовые значения этих понятий совпадают, то иногда по формуле можно определять и валентность.

При этом следует учитывать изложенное выше правило о химической связи.

Сделаем практические выводы.

1. Если один из атомов в молекуле одновалентен, то валентность второго атома равна числу атомов первого элемента (см. на индекс!):

2. Если число атомов в молекуле одинаково, то валентность первого атома равна валентности второго атома:

3. Если у одного из атомов индекс отсутствует, то его валентность равна произведению валентности второго атома на его индекс:

4. В остальных случаях ставьте валентности «крест-накрест», т. е. валентность первого атома равна числу атомов второго элемента и наоборот:

Задание 1.2. Определите валентности элементов в соединениях:

Вначале укажите валентности атомов, у которых она постоянна! Аналогично определяется валентность атомных групп (ОН), (РО4), (SО4) и так далее.

Задание 1.3. Определите валентности атомных групп (в формулах выделены курсивом):

Обратите внимание! Одинаковые группы атомов (OH), (РО4), (SO4) имеют одинаковые валентности во всех соединениях.

Зная валентности атома или группы атомов можно составить формулу соединения. Для этого пользуются правилами:

  • Если валентности одинаковы, то и число атомов одинаково, т. е. индексы не ставим:
  • Если валентности кратны (одно число делится на другое), то число атомов элемента с меньшей валентностью определяем делением:
  • В остальных случаях индексы определяют «крест-накрест»:

Задание 1.4. Составьте химические формулы соединений:

Уравнения химических реакций

Вещества, состав которых отражают химические формулы, могут участвовать в химических процессах (реакциях). Графическая запись, соответствующая данной химической реакции, называется уравнением химической реакции. Например, при сгорании (взаимодействии с кислородом) угля происходит химическая реакция:

Запись показывает, что один атом углерода С, соединяясь с одной молекулой кислорода O2, образует одну молекулу углекислого газа СО2.

Число атомов каждого химического элемента до и после реакции должно быть одинаково! Это правило — следствие Закона сохранения массы вещества: масса исходных веществ равна массе продуктов реакции.

Закон был открыт в 18-м веке М. В. Ломоносовым и, независимо от него, А. Л. Лавуазье.

Выполняя этот закон, необходимо в уравнениях химических реакций расставлять коэффициенты так, чтобы число атомов каждого химического элемента не изменялось в результате реакции. Например, при разложении бертолетовой соли КClO3, получается соль КСl и кислород О2:

Число атомов калия и хлора одинаково, а кислорода — разное. Уравняем их:

Теперь изменилось число атомов калия и хлора до реакции. Уравняем их:

Теперь между правой и левой частями уравнения можно поставить знак равенства:

Полученная запись показывает, что при разложении двух молекул КClO3 получается две молекулы КСl и три молекулы кислорода O2. Число молекул показывают при помощи коэффициентов.

При подборе коэффициентов необязательно считать отдельные атомы. Если в ходе реакции не изменился состав некоторых атомных групп, то можно учитывать число этих групп, считая их единым целым:

Последовательность действий такова:

1. Определим валентность исходных атомов и группы PO4:

2. Перенесём эти числа в правую часть уравнения:

3. Составим химические формулы полученных веществ по валентностям составных частей:

4. Обратим внимание на состав «самого сложного» соединения: Ca3(PO4)2 и уравняем число атомов кальция (их три) и число групп РО4 (их две):

5. Число атомов натрия и хлора до реакции теперь стало равным шести; доставим соответствующий коэффициент:

Эти правила образуют Алгоритм составления уравнений химических реакций обмена, так как, пользуясь этой последовательностью, можно уравнять схемы многих химических реакций, за исключением более сложных окислительно-восстановительных реакций (см. урок 7).

Химические реакции бывают разных типов. Основными являются:

1. Реакции соединения:

Здесь из двух и более веществ образуется одно вещество:

2. Реакции разложения:

Здесь из одного вещества получаются два вещества и более веществ:

3. Реакции замещения:

Здесь реагируют простое и сложное вещества, образуются также простое и сложное вещества, причём простое вещество замещает часть атомов сложного вещества:

4. Реакции обмена:

Здесь реагируют два сложных вещества и получаются два сложных вещества. В ходе реакции сложные вещества обмениваются своими составными частями:

Существуют и другие типы химических реакций.

Задание 1.5. Расставьте коэффициенты в предложенных выше примерах.

Задание 1.6. Расставьте коэффициенты и определите тип химической реакции:

Выводы

Вещества бывают простые и сложные. Состав веществ показывают при помощи химических формул. Формулы веществ составляют, учитывая валентности составных частей этих веществ. Запись химического процесса при помощи формул называется уравнением химической реакции. Химические реакции бывают разных типов: обмена, замещения, разложения, соединения и другие.

Источник: https://himi4ka.ru/samouchitel-po-himii/urok-1-osnovnye-ponjatija-i-zakony-predmeta-himija.html

Основные понятия и законы химии

Химия как наука, основные понятия

Химия – это наука, которая сопутствует нам, где бы мы не находились: дома, в офисе, на природе или в городе. Трудно переоценить ее вклад в нашу жизнь, необходимость понимания и знания основных понятий и законов химии.

Итак, начнем рассказ об основных понятиях и законах химии. Сначала дадим определение науке: Химия — наука о веществах, закономерностях их превращений (физических и химических свойствах) и применении.

Основные понятия химии

У истока основных понятий химии стоит атомно-молекулярное учение, которое дает определение молекулы и атома:

Молекула — это наименьшая частица определенного вещества, которая обладает его химическими свойствами. Состав и химическое строение молекулы определяют ее химические свойства. Все вещества состоят из молекул, а молекулы из атомов.

Атом – это наименьшая частица химического элемента, входящая в состав молекул простых и сложных веществ, это электронейтральная частица, которая состоит из положительно заряженного ядра атома и отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра.

Молекулы и атомы находятся в постоянном движении.

В настоящее время известно 110 элементов, 89 из которых найдены в природе, остальные получены искусственно (см. Интересные факты о химических элементах). Что же такое Химический элемент? Это такой вид атомов, который имеет определенный заряд ядра и строение электронных оболочек.

Теперь рассмотрим строение атомного ядра и следующее основное понятие химии.

Атомное ядро состоит из  протонов (Z) и  нейтронов (N), имеет положительный заряд, равный по величине количеству протонов (или электронов в нейтральном атоме) и совпадает с порядковым номером элемента в периодической таблице.

Суммарная масса протонов и нейтронов атомного ядра называется массовым числом A = Z + N.

Существуют химические элементы (изотопы), имеющие одинаковый заряд ядер, но при этом различные массовые числами, что достигается за счет разного числа нейтронов в ядре.

Некая совокупность атомов и молекул, их ассоциатов и агрегатов, которые могут находиться в любом из трех агрегатных состояний, образуют вещество.

Простые вещества состоят из атомов одного вида, а сложные вещества (химические соединения)  состоят из атомов разного вида и образуются при химическом взаимодействии атомов разных химических элементов.

Встречается явление, при котором один химический элемент может образовывать нескольких простых веществ, различных по свойствам и строению. Это явление называется Аллотропией.

В 1814 г Й. Берцелиус предложил использовать химическую формулу — запись состава веществ с помощью химических знаков и индексов.

Химическое вещество характеризуется атомной массой, а молекулы — молекулярной массой.

Относительная атомная масса (Ar) – это отношение средней массы атома элемента (с учетом процентного содержания изотопов в природе) к 1/12 массы атома 12C.

Относительная молекулярная масса(Mr) — величина, показывающая, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массы атома углерода 12C. Относительная молекулярная масса вещества равна  сумме относительных атомных масс всех элементов, составляющих химическое соединение, с учетом индексов.

Моль вещества (n) — это количество вещества, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько содержится их в 12 г изотопа углерода 12C.

Число структурных единиц, содержащихся в 1 моле вещества равно 6,02 • 1023.Эточисло называется числом Авогадро(NA)

Молярная масса (M) показывает массу 1 моля вещества и  равна отношению массы вещества к соответствующему количеству вещества.

M = m / n

Для более удобного сравнения способности различных элементов к соединению введено понятие химического эквивалента. Это одно из важнейших понятий химии , дадим ему определение:

Химическим эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Масса 1 эквивалента вещества называется эквивалентной массой(mэкв).

Эквивалентную массу соединения можно определить по его химической формуле, например,

m экв(оксида) = М (оксида)/(число атомов кислорода*2);
m экв(основания) = М (основания)/число гидроксильных групп;
m экв(кислоты) = М кислоты/число протонов;
m экв(соли) = М соли /(число атомов металла*валентность металла).

Аналогично можно дать определение понятию эквивалентный объем.

Эквивалентный объем – это тот объем, который при данных условиях занимает 1 эквивалент вещества. Так как эквивалент водорода равен 1 моль, а в 22,4 л Н2 содержатся 2 эквивалента водорода; тогда эквивалентный объем водорода равен 22,4/2=11,2 л/моль, для О2 эквивалентный объем равен 5,6 л/моль.

Определить эквивалент вещества можно также по его соединению с другим веществом, эквивалент которого известен.

Определить молярную массу эквивалента (эквивалентную массу) можно исходя из закона эквивалентов, который гласит, что химические элементы соединяются между собой или замещают друг друга  в количествах, пропорциональных их молярным массам эквивалентов:

m1/m2=Мэкв1/ Мэкв2, где

где m1 и m2 — массы реагирующих или образующихся веществ, m экв1 и m экв2 — эквивалентные массы этих веществ.

Основные законы химии

Нижеперечисленные законы принято считать основными законами химии.
В 1756 г. М.В. Ломоносов, после длительных испытаний, пришел к важному открытию:  вес всех веществ, вступающих в химическую реакцию, равен весу всех продуктов реакции.

Закон сохранения вещества отражается в  законе сохранения массы, который заключается в следующем: масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции. Вещества не исчезают и не возникают из ничего, а происходит химическое превращение. Закон является основой при составлении химических реакций и количественных расчетов в химии.

В 1808 Ж. Пруст сформулировал Закон постоянства состава, который гласит, что независимо от способа получения все индивидуальные вещества имеют постоянный количественный и качественный состав.

В 1803 г Д.Дальтон открыл Закон кратных отношений, заключающийся в том, что если два химических элемента образуют несколько соединений, то весовые доли одного и того же элемента в этих соединениях, приходящиеся на одну и ту же весовую долю второго элемента, относятся между собой как небольшие целые числа.

В 1808 г Гей-Люссак сформулировал Закон объемных отношений:

«Объемы газов, вступающих в химические реакции, и  объемы газов, являющихся продуктами реакции, соотносятся между собой как небольшие целые числа».

Важную роль в развитии химической науки сыграли газовые законы (справедливы только для газов).

В 1811 г. Авогадро ди Кваренья (Закон Авогадро)  доказал, что- в равных объемах любых газов при постоянных условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул.

В одинаковых условиях одно и то же число молекул занимают равные объемы, а 1 моль любого при T=273°К и p=101,3 кПа газа занимает объем 22,4 л, который называется молярным объемом газа (Vm).

Независимо друг от друг трое ученых вывели следующие законы:

закон Гей-Люссака при P = const:  V1 / T1 = V2 / T2;

закон Бойля-Мариотта при Т= const:P1V1 = P2V2;

закон Шарля при V = const:P1 / T1 = P2 / T2

При объединении этих трех законов получаем: P1V1 / T1 = P2V2 / T2

Если условия отличаются от нормальных, то применяют уравнение Клапейрона – Менделеева:

pV = nRT = (m/M)RT, где

p — давление газа, V — его объем, n — количество молей газа, R — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль*К).

Количество газа при нормальных условиях рассчитывают по формуле:

n = V/Vm = V/22,4.

Плотность газов при заданных давлении и температуре прямо пропорциональна их молярной массе:

ρ = m/V = pM/(RT) = (p/RT)M.

Относительная плотность газов показывает, во сколько раз один газ тяжелее другого. Плотность газа В по газу А определяется следующим образом:

DA(B) = ρ(В)/ρ(А) = М(В)/М(А).

Это основные законы химии. В заключение приведем Закон парциальных давлений (закон Дальтона).

Парциальное давление в смеси равно тому давлению газа, которым он обладал бы, если бы занимал такой же объем, какой занимает вся смесь при той же температуре.

При условии, что в газовой смеси нет химического взаимодействия, общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений газов, входящих в эту смесь:

pобщ=p1+p2+p3+…+pn

Состав газовых смесей может выражаться количеством вещества (n), массовыми (ωn),  объемными (φn) и молярными (χ) долями:

ωn=mn/m

φn=Vn/V

χ=ni/∑ni

Источник: http://zadachi-po-khimii.ru/obshaya-himiya/osnovnie-ponyatiya-i-zakoni-himii/osnovnie-ponjatiya-i-zakoni-himii.html

Урок 1: Химия

Химия как наука, основные понятия

Знакомство с химией

Атомно-молекулярное учение. Мельчайшие частицы

Классификация веществ

Знакомство с химией

Когда мы слышим слово «химия», сразу представляем человека, окружённого колбами, пробирками, наполненными веществами всевозможных цветов. Он записывает непонятные символы, которые нам кажутся иероглифами. Перед нами встает вопрос: что это за наука, какие задачи изучает? Ответ достаточно прост, предмет химии – вещества.

(Источник)

Химия — наука о веществах, их свойствах и превращениях в другие вещества.

Как и каждая наука, химия имеет свою историю развития. Первые химические знания появились до нашей эры, в Древнем Египте. Египтяне обладали химической наукой, которую называли «Священным искусством».

Некоторые рецепты приготовления парфюмерии и лекарственных препаратов используют и до сих пор.

Наверняка вы слышали об алхимиках и философском камне, с помощью которого, можно превратить любой металл в золото.

В современном представлении термин «химия» можно услышать в нескольких интерпретациях: химия как наука, а также продукты химического производства (одним словом химия).

Мы не представляем наше существование без химических веществ. Просыпаясь утром, идём умываться: мыло, зубная паста ждут нас в ванной комнате. Ароматный чай и хрустящие хлопья на завтрак.

Одежда, обувь, школьные принадлежности и многое другое мы получаем благодаря химическим технологиям.

Но также можно сказать, что химия – это вред. Неоднократно слышали о кислотных дождях, о гибели морских жителей из-за нефтяных пятен, о нитратах в овощах и фруктах и т. д.

Химия тесно связана с человечеством, является неотъемлемой его частью. Чтобы не наносить вред нашей планете, необходимо применять химические знания и рационально использовать вещества.

Именно благодаря своей многогранности химия применяется в каждой области:

  • Медицина: лекарственные препараты, вакцины, искусственные органы, косметические средства;
  • Искусство: живопись, архитектура, фотографии, изготовление ювелирных изделий, ковка, литье;
  • Сельское хозяйство: удобрение, средства для борьбы с вредителями;
  • Криминалистика: опознание личности по ДНК, отпечаткам пальцев, определение состава ядовитых и взрывчатых веществ;
  • Строительство: производство строительных материалов, обработка древесины;
  • Металлургия: без металлов не существует ни одна отрасль. Металлы и сплавы окружают нас повсюду;
  • В быту: средство бытовой химии, при приготовлении обеда также применяем химические знания;
  • Пищевая промышленность: молочная, мясная продукция, соусы, кондитерские изделия и т. д.;
  • Охрана окружающей среды. На данный момент остро стоит проблема охраны окружающей среды. Деятельность человека губительно действует на планету. Но с помощью химических знаний, которые базируются на свойствах веществ, учёные находят способы очистки воды, почвы, воздуха от вредных веществ.

(Источник)

Химия – наука очень обширная и включает в себя много разделов, которые имеют своё назначение и изучают вещества, их строение и свойства.

  • Неорганическая химия или её ещё называют химия неживой природы. Предмет изучения химические элементы и их соединения;
  • Биохимия изучает процессы, которые происходят в организмах при обмене веществ, дыхании и т. д.;
  • Органическая химия или химия углерода. Это увлекательный раздел знакомит о множестве соединений, благодаря уникальным свойствам углерода;
  • Физическая химия рассматривает закономерности реакций;
  • Аналитическая химия, благодаря качественному и количественному анализу позволяет исследовать смеси.

Чтобы овладеть химическими знаниями, необходимо изучить физику, биологию, а также математику. Как видно из схемы, химия тесно перекликается с другими науками.

(Источник)

Атомно-молекулярное учение. Мельчайшие частицы

Как и каждая наука, химия имеет свои термины и понятия, которые изучаются на протяжении всего курса. Эти термины для вас будут не новыми, вы с ними знакомились на уроках физики и природоведения. А речь пойдёт об атомах, молекулах, химических элементах и веществах. Эти понятия являются основой атомно-молекулярного учения.

Рассмотрим подробно каждое понятие.

Атом

Наверняка вы в учебнике или кабинете химии видели периодическую систему химических элементов (ПСХЭ). Она имеет разный вид и структуру, с которой вы позже подробно познакомитесь. Классический вид периодической системы химических элементов изображён на рисунке.

(Источник)

С уроков природоведения вам известно, что атомы это кирпичики мироздания.

Атом – мельчайшая частица химического элемента, которая отвечает за его свойства и химически неделима.

На данный момент известно 126 видов атомов – химических элементов. Какая связь между химическим элементом и атомом? Химический элемент состоит из атомов определённого вида. В чём состоит отличие этих понятий. Почему алхимики не могли найти философский камень? Почему железо или медь не превращаются в золото? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо рассмотреть строение атома.

Абсолютно каждый атом имеет положительно заряженное ядро и, вращающиеся вокруг него, отрицательные электроны.

(Источник, перевод администрации сайта 100urokov.ru)

Самое тяжёлое в атоме – это ядро, которое состоит с протонов (имеют заряд +) и нейтронов (заряд 0).

Атом не имеет никакого заряда, иными словами нейтрален.

Число протонов = число электронов

Чтобы узнать количество частиц, необходимо определить порядковый номер элемента в ПСХЭ.

Например, если в состав атома входит 10 электронов и 10 протонов, посмотрев в периодическую систему, увидим, что данный набор частиц отвечает химическому элементу – Неон.

Химический элемент Золото имеет 79 протонов и 79 электронов. Состав атомов, а точнее, количество протонов, не изменяется в ходе химических реакций.

Именно по этой причине, алхимики не смогли найти рецепт философского камня.

Атомы (подобно буквам, которые соединяются в слоги, а потом в слова) соединяются в молекулы.

Молекула

Молекула – наименьшая частица вещества

Как образуются молекулы? Снова проведём аналогию с буквами. Чтобы получилось читаемое и со смыслом слово, необходима определённая комбинация букв и чёткие правила. Также происходит и при образовании молекулы. Атомы соединяются в молекулу с помощью химических связей. Свойства молекул зависят от того, атомы каких элементов входят в их состав, а также каким образом они соединены между собой.

Рассмотрим на примере молекул веществ, которые образованные атомами кислорода, это кислород и озон. Обе эти молекулы образованы атомами химического элемента Кислород, но в состав озона, химическая формула которого О3, входит 3 атома Кислорода, а в молекулу кислорода, формула вещества О2 – два атома химического элемента Кислород.

(Источник)

Данное явление называется аллотропией. Это явление существования простых веществ, образованных одинаковым химическим элементом, но различным по свойствам и строению.

Рекордсменом по образованию аллотропных форм является углерод, который существует в виде алмаза, графита, карбина, фуллеренов, углеродных нанотрубок.

Как видно из определения, атомы и молекулы – это частицы, но в чём их разница? Снова проведём аналогию с буквами и словами. Буквы – это атомы, слова – это молекулы. Буквы не могут состоять из слов, так же как и атомы не могут состоять из молекул.

(Источник)

Молекула сернистого газа SO2 состоит из одного атома Серы и двух атомов Кислорода. Молекула аммиака состоит из одного атома Азота и трёх атомов Водорода и т. д.

Таким образом, мы видим, что все вещества состоят из атомов химических элементов. Живая и неживая природа – это также комбинация химических элементов.

Ионы

Что происходит с атомом, если он присоединяет или отдаёт электроны? Он становится заряженной частицей.

(Источник)

Ионы – частицы, которые положительно или отрицательно заряжены.

Обобщив все вышесказанное, выделим основные постулаты атомно-молекулярного учения, которое является фундаментом в химии, физике и естествознании:

  • Вещества состоят из молекул;
  • Атомы являются частью молекулы;
  • Атомам и молекулам характерно самопроизвольное движение;
  • Во время химических реакций происходит изменение состава молекулы и образуются новые вещества.

Вещество. Классификация веществ

От активности химических элементов зависит – будут они существовать в свободном виде или будут частью вещества.

Вещество – это совокупность атомов, атомных частиц или молекул, находящаяся в определённом агрегатном состоянии.

Вещества делятся: простые и сложные.

Определение достаточно несложное и легко запоминается.

(Источник)

Закономерно возникает вопрос: чем сложное вещество отличается от смеси простых и сложных веществ?

(Источник)

На рисунке обозначено:

А) молекулы простого вещества кислород О2;

Б) молекулы простого вещества водород Н2;

В) смесь простых веществ О2 и Н2;

Г) молекула сложного вещества вода Н2О;

Д) смесь молекул простого вещества водород Н2 и сложного вещества Н2О.

Смеси образуются в результате физического воздействия, например, смешивание железных опилок и воды, а сложные вещества – с помощью химического воздействия, например, ржавчина на железе, вызванная взаимодействием железа и воды.

В зависимости от того, какими частицами образованы вещества, их различают молекулярного и немолекулярного строения.

(Источник)

Источник: https://100urokov.ru/predmety/himiya-nauka-o-veshhestve

Vse-referaty
Добавить комментарий