ЧАСТИНА 1 ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ЗАКОНИ ХІМІЇ

В результаті вивчення змісту цієї глави студент повинен: знати

  • • основні поняття хімії, атомно-молекулярне вчення;
  • • закон сталості складу речовини, закон збереження маси, закон Авогадро та наслідки з нього;
  • • поняття про розчини, способи вираження складу розчину;
  • • поняття еквівалента, фактора еквівалентності;

вміти

  • • здійснювати розрахунки за формулами речовин, стехиометрические розрахунки за рівняннями реакцій;
  • • розраховувати концентрації розчинених речовин; володіти
  • • теоретичними основами атомно-молекулярного вчення;
  • • методами вирішення розрахункових завдань;
  • • технікою виконання хімічних експериментів;
  • • навичками роботи з хімічним обладнанням і реактивами.

Предмет вивчення (хімічні визначення)

В основі сучасної хімії як науки лежить атомно-молекулярне вчення. Його основні положення, які формувалися впродовж кількох століть, в сучасному трактуванні зводяться до наступних.

  • • Всі речовини складаються з атомів. Атоми різних видів відрізняються масою і властивостями.
  • • Атоми можуть об'єднуватися в молекули. Атоми і молекули перебувають у безперервному русі, швидкість якого зростає з підвищенням температури.
  • • Чи існують речовини молекулярного і немолекулярного будови. У речовин з молекулярною будовою у твердому стані у вузлах кристалічної решітки знаходяться молекули (Н 2 0, С 6 Н 12 Про б та ін.). У речовин з немолекулярное будовою в твердому стані у вузлах кристалічної решітки знаходяться атоми або іони (алмаз, графіт, NaCl та ін.).
  • • Відстані між молекулами залежать від агрегатного стану речовини і від температури. Найбільші відстані існують між молекулами газів, найменші - в твердих речовинах.
  • • Між молекулами діють сили взаємного тяжіння і відштовхування.
  • • При фізичних явищах молекули зберігаються, при хімічних, як правило, руйнуються або втрачають свою ідентичність.

Атом - найдрібніша хімічно неподільна частинка речовини. Атом електрично нейтральний і являє собою систему, що складається з елементарних частинок - протонів і нейтронів , що входять в ядро атома ( нуклонів ), а також електронів , що оточують ядро, пов'язаних складними електромагнітними та іншими взаємодіями.

Молекула - найдрібніша електронейтральна частинка речовини, яка зберігає його склад і хімічні властивості. Молекула може складатися з одного (інертні гази), двох (наприклад, 0 2 ) або більш (наприклад, С 6 Н 12 0 6 ) атомів, характеризується видом і кількістю вхідних в неї атомів, а також певною структурою.

Формульна одиниця речовини - це хімічна частинка (атом, молекула, катіон, аніон), а також будь-яка сукупність хімічних часток, що передається її хімічною формулою, наприклад: Na, Н 2 0, NaCl, CuS0 4 -5H 2 0 і т.д.

Протон (р), маса 1,67-10 -27 кг (1 а.е.м.), має позитивний заряд 1,6 КГ 19 Кл (умовно +1).

Нейтрон (п), маса 1,67-10 кг (1 а.е.м.).

Електрон (е), маса спокою 9,1 • 10 'кг (1/1836 а.е.м.), має негативний заряд 1,602-КГ 19 Кл (умовно -1).

Хімічний елемент - сукупність атомів з однаковим зарядом ядра. Кожен елемент має свою назву і свій символ.

Для кожного електронейтральних атома:

число атома (А) дорівнює сумі протонів (Z) і нейтронів (JV)

Масове число атома (А) дорівнює сумі протонів (Z) і нейтронів (JV):

Ізотопи - різновиди атомів одного хімічного елемента, які мають різні масові числа.

Атомна маса хімічного елемента дорівнює середньому значенню мас всіх його ізотопів з урахуванням їх поширеності в природі (1,66-10 т-

т- 4,5 • 10 22 г). Для зручності розрахунків введена спеціальна одиниця вимірювання атомних мас, а саме 1 а.е.м.

Атомна одиниця маси (а.е.м.) - це 1/12 маси атома ізотопу вуглецю 12 С (1,66-10 24 г). Часто її називають Дальтон (Так). 1 Да = 1 а.е.м.

Відносна атомна маса елемента (Л ,.) - відношення середньої маси атома даного елемента для природного ізотопного складу до 1/12 маси атома ізотопу вуглецю 12 С.

Відносна молекулярна маса (МД - відношення середньої маси молекули даної речовини для природного ізотопного складу входять до нього елементів до 1/12 маси атома ізотопу вуглецю С. Відносна молекулярна маса дорівнює сумі відносних атомних мас всіх входять до складу молекули елементів, обчислюється за хімічною формулою речовини , наприклад:

Іон - заряджена частинка, що складається з одного або декількох атомів. Позитивно заряджені іони називаються катіонами+ , К *, NH | і ін.), Негативно заряджені - аніонами (ОН - , СГ, NO3 і ін.).

Проста речовина - речовина, що складається з атомів одного елемента (0 2 , Н 2 , С1 2 і ін.).

Аллотропия - здатність елементів утворювати кілька простих речовин. Аллотропия може бути обумовлена різним числом атомів в молекулі (0 2 і 0 3 і ін.) Або відмінністю в будові кристалічної решітки, наприклад, алмаз і графіт.

Складне речовина - речовина, що складається з атомів різних елементів, наприклад, Н 2 0, NaCl.

Моль - одиниця виміру кількості речовини. Моль - це така кількість речовини, яка містить стільки ж структурних одиниць (молекул, атомів, іонів, електронів або інших структурних елементів), як- до атомів міститься в 12 г ізотопу вуглецю С, а саме 6,022 • 10 " '. ця

оо _-I

величина називається числом Авогадро ( N A = 6,022 10 моль).

Молярна маса (М) - маса (в грамах) 1 моль-речовини. М чисельно дорівнює А ,, або М г Одиниця виміру - г / моль.

Закон сталості складу речовини: всяке хімічно чиста речовина молекулярного будови має постійний якісний і кількісний склад незалежно від способу і місця його отримання.

Для речовин немолекулярного будови можливі невеликі відхилення від цього закону.

Закон збереження маси: сумарна маса речовин, що вступили в хімічну реакцію, дорівнює сумарній масі речовин, що утворилися в цій реакції.

Кількості речовин, що вступають в хімічну реакцію, і кількості речовин, що утворюються в результаті цієї реакції, співвідносяться як коефіцієнти в рівнянні реакції.

Для запису реакції, що протікає між хімічними речовинами, використовують хімічні рівняння, або рівняння хімічної реакції,

під якими розуміють умовну запис хімічної реакції за допомогою хімічних формул, числових коефіцієнтів і математичних символів (рис. 1.1).

Рівняння хімічної реакції дає якісну і кількісну інформацію про хімічну реакцію, реагентах і продуктах реакції; його складання грунтується на законах стехиометрии, в першу чергу, закон збереження маси речовин і кількостей речовин елементів в хімічних реакціях. Крім рівнянь використовуються повні і короткі схеми хімічних реакцій - умовні записи, що дають уявлення про природу реагентів і продуктів, тобто якісну інформацію про хімічну реакцію.

Схема реакції, що протікає між хімічними речовинами

Мал. 1.1. Схема реакції, що протікає між хімічними речовинами

Еквівалент - це реальна або умовна частка, яка відповідає переносу одного іона Н + в кислотно-основної реакції або одного електрона в окисно-відновної реакції, або одиничного заряду іона, який бере участь в хімічній реакції, що не супроводжується зміною ступенів окислення елементів.

Фактор еквівалентності (/ екв ) - число, що показує, яка частка реальної частки або формульної одиниці відповідає одному еквіваленту.

Закон еквівалентів: кількості речовин еквівалентів всіх речовин, що вступили в хімічну реакцію і утворилися в результаті реакції, чисельно рівні між собою.

Слід враховувати, що еквівалент одного і того ж речовини може змінюватися в залежності від реакції, в яку воно вступає. Еквівалентом може бути як сама молекула або будь-яка інша формульна одиниця речовини , так і її масть.

Наприклад, в реакції

три атома водню заміщаються на атоми натрію; інакше кажучи, в реакцію вступають три іона Н + . В цьому випадку еквівалентом Н 3 Р0 4 в цій реакції буде умовна частка 1/3 Н 3 Р0 4 , так як якщо одна молекула Н 3 Р0 4 надає три іона Н + , то один іон відповідає 1/3 молекули Н 3 Р0 4 . З іншого боку, в реакцію з однією молекулою ортофосфор- ної кислотою вступає три моль лугу, які віддають три іона ОН ", отже, один іон ОН - потрібно на взаємодію з 1/3 молекули кислоти. Еквівалент лугу - одна формульна одиниця NaOH.

Між Н 3 Р0 4 і NaOH також можуть відбуватися реакції з іншим співвідношенням реагентів. При цьому кислота буде мати інші значення фактора еквівалентності :

Еквівалент фосфорної кислоти - 1/2 молекули Н 3 Р0 4 .

Еквівалент фосфорної кислоти - молекула Н 3 Р0 4 .

Приклад 1.1. Визначте фактор еквівалентності перманганату калію, використовуваного в перманганатометрії для кількісного визначення відновників в кислому середовищі.

Рішення. Перманганат іон відновлюється в кислому середовищі за наступним рівнянням: Mn0 4 + 8Н + + 5е ~ - * Mn 2+ + 4Н 2 0. З урахуванням перенесення п'яти електронів в цій полуреакции / екв (Мп07) = 1/5.

Приклад 1.2. Визначте фактор еквівалентності сульфату алюмінію і фосфату натрію в реакції

Рішення. Так як в складі формульної одиниці A1 2 (S0 4 ) 3 містяться два іона Al 3+ , to / 3KB [A1 2 (S0 4 ) 3 ] = 1 / (23), або 1/6; / 3KB (Na 3 P0 4 ) = 1 / (1 3) = 1/3, так як в складі формульної одиниці Na 3 P0 4 міститься один іон Р0 4 .

Молярна маса еквівалента (М екв ) - це маса одного моль еквівалента. Вона дорівнює добутку молярної маси речовини на фактор еквівалентності:

Кількість речовини еквівалентаекв ) - це кількість речовини, умовної структурною одиницею якого є еквівалент:

^ екв - ^ (^ О / Уекв *

Закон Авогадро (закон точний тільки для ідеальних газів , в яких не враховуються міжмолекулярні взаємодії) ', рівні об'єми різних газів при однакових умов містять однакове число молекул. Наслідки із закону Авогадро

  • • Один моль будь-якого газу займає однаковий об'єм при однакових умовах. Цей обсяг називається молярним об'ємом ( V m ). При нормальних умовах (0 ° С = 273 К; 1 атм = 101,325 кПа) він дорівнює 22,4 л / моль.
  • • Молярна маса будь-якого газу може бути розрахована за формулою М = = р-22,4, де р - щільність газу при нормальних умовах (г / л або г / см 3 в системі Сі).

• Ставлення щільності двох газів дорівнює відношенню їх молярних мас. Це відношення називається відносною щільністю ( D ) першого газу за другим.

• Обсяги газів, що вступають в хімічну реакцію і утворюються в результаті цієї реакції, виміряні при однакових тиску і температурі, співвідносяться як коефіцієнти в рівнянні реакції.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >