Основные положения атомно-молекулярного учения

Химия как предмет естествознания.

 

Химия относится к числу естественных наук, изучающих окружающий нас мир со всем богатством его форм и многообразием происходящих в нем явлений.

Химия есть наука о веществах, их свойствах и превращениях. Одним из основных объектов химии являются вещества, из которых состоят все окружающие нас тела. Телом называется все то, что имеет массу и объем.

Явления, при которых из одних веществ образуются новые вещества, называются химическими. Изучением таких явлений и занимается химия. Химия - это наука о превращениях веществ. Это определение стало классическим. Химия изучает состав и строение веществ, условия и пути превращения одних веществ в другие, зависимость свойств веществ от их состава и строения.
Химические изменения всегда сопровождаются изменениями физическими. Поэтому химия тесно связана с физикой. Химия также связана и с биологией, поскольку биологические процессы сопровождаются непрерывными химическими превращениями.
Все вещества изучаются и получают свое название, поскольку, несмотря на наличие сходных признаков, каждое из них имеет свои индивидуальные свойства.

 

Классы неорганических соединений.

Простые	Сложные
Металлы	Неметаллы	Оксиды	Основания	Соли	Кислоты

Простые вещества. Молекулы состоят из атомов одного вида (атомов одного элемента). В химических реакциях не могут разлагаться с образованием других веществ.

 

Сложные вещества (или химические соединения). Молекулы состоят из атомов разного вида (атомов различных химических элементов). В химических реакциях разлагаются с образованием нескольких других веществ.

Основания.

Основания - сложные вещества, в которых атомы металлов соединены с одной или несколькими гидроксильными группами (с точки зрения теории электролитической диссоциации, основания - сложные вещества, при диссоциации которых в водном растворе образуются катионы металла (или NH₄⁺) и гидроксид - анионы OH^-).

 

Классификация. Растворимые в воде (щёлочи) и нерастворимые. Амфотерные основания проявляют также свойства слабых кислот.

 

Получение

 

1. Реакции активных металлов (щелочных и щелочноземельных металлов) с водой:

 

2Na + 2H₂O ® 2NaOH + H₂­

Ca + 2H₂O ® Ca(OH)₂ + H₂­

 

2. Взаимодействие оксидов активных металлов с водой:

 

BaO + H₂O ® Ba(OH)₂

 

3. Электролиз водных растворов солей

 

2NaCl + 2H₂O ® 2NaOH + H₂­ + Cl₂­

 

ОКСИДЫ

Классификация

 

Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.

 

Несолеобразующие	Солеобразующие
CO, N2O, NO	Основные-это оксиды металлов, в которых последние проявляют небольшую степень окисления +1, +2 Na2O; MgO; CuO Амфотерные (обычно для металлов со степенью окисления +3, +4). В качестве гидратов им соответствуют амфотерные гидроксиды ZnO; Al2O3; Cr2O3; SnO2 Кислотные -это оксиды неметаллов и металлов со степенью окисления от +5 до +7 SO2; SO3; P2O5; Mn2O7; CrO3

Основным оксидам соответствуют основания,
кислотным – кислоты,
амфотерным – и те и другие

Получение

 

1. Взаимодействие простых и сложных веществ с кислородом:

 

2Mg + O₂ ® 2MgO

4P + 5O₂ ® 2P₂O₅

S + O₂ ® SO₂

2CO + O₂ ® 2CO₂

2CuS + 3O₂ ® 2CuO + 2SO₂

CH₄ + 2O₂ ® CO₂ + 2H₂O

4NH₃ + 5O₂ –^кат.® 4NO + 6H₂O

 

2. Разложение некоторых кислородсодержащих веществ (оснований, кислот, солей) при нагревании:

 

Cu(OH)₂ –^t°® CuO + H₂O

(CuOH)₂CO₃ –^t°® 2CuO + CO₂ + H₂O

2Pb(NO₃)₂ –^t°® 2PbO + 4NO₂ + O₂

2HMnO₄ –^{t°;H2SO4(конц.)}® Mn₂O₇ + H₂O

 

Химические свойства

 

Основные оксиды	Кислотные оксиды
1. Взаимодействие с водой
Образуется основание: Na2O + H2O ® 2NaOH CaO + H2O ® Ca(OH)2	Образуется кислота: SO3 + H2O ® H2SO4 P2O5 + 3H2O ® 2H3PO4
2. Взаимодействие с кислотой или основанием:
При реакции с кислотой образуется соль и вода MgO + H2SO4 –t°® MgSO4 + H2O CuO + 2HCl –t°® CuCl2 + H2O	При реакции с основанием образуется соль и вода CO2 + Ba(OH)2 ® BaCO3 + H2O SO2 + 2NaOH ® Na2SO3 + H2O
Амфотерные оксиды взаимодействуют
с кислотами как основные: ZnO + H2SO4 ® ZnSO4 + H2O	с основаниями как кислотные: ZnO + 2NaOH ® Na2ZnO2 + H2O (ZnO + 2NaOH + H2O ® Na2[Zn(OH)4])
3. Взаимодействие основных и кислотных оксидов между собой приводит к солям.
Na2O + CO2 ® Na2CO3
4. Восстановление до простых веществ:
3CuO + 2NH3 ® 3Cu + N2 + 3H2O P2O5 + 5C ® 2P + 5CO

 

 

КИСЛОТЫ.

Кислоты - сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. (С точки зрения теории электролитической диссоциации: кислоты - электролиты, которые при диссоциации в качестве катионов образуют только H⁺).

 

Классификация

 

1. По составу: бескислородные и кислородсодержащие.

2. По числу атомов водорода, способных замещаться на металл: одно-, двух-, трёхосновные...

Бескислородные:		Название соли
HCl - хлористоводородная (соляная)	одноосновная	хлорид
HBr - бромистоводородная	одноосновная	бромид
HI - йодистоводородная	одноосновная	йодид
HF - фтористоводородная (плавиковая)	одноосновная	фторид
H2S - сероводородная	двухосновная	сульфид
Кислородсодержащие:
HNO3 – азотная	одноосновная	нитрат
H2SO3 - сернистая	двухосновная	сульфит
H2SO4 – серная	двухосновная	сульфат
H2CO3 - угольная	двухосновная	карбонат
H2SiO3 - кремниевая	двухосновная	силикат
H3PO4 - ортофосфорная	трёхосновная	ортофосфат

 

Получение

1. Взаимодействие кислотного оксида с водой (для кислородсодержащих кислот):

SO₃ + H₂O ® H₂SO₄

P₂O₅ + 3H₂O ® 2H₃PO₄

 

2. Взаимодействие водорода с неметаллом и последующим растворением полученного продукта в воде (для бескислородных кислот):

 

H₂ + Cl₂ ® 2HCl

H₂ + S ® H₂S

 

3. Реакциями обмена соли с кислотой:

 

Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ ® BaSO₄¯ + 2HNO₃

 

Химические свойства

 

1. Действие на индикаторы.

лакмус - красный

метилоранж - розовый

 

2. Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации):

H₂SO₄ + 2KOH ® K₂SO₄ + 2H₂O

2HNO₃ + Ca(OH)₂ ®Ca(NO₃)₂ + 2H₂O

3. Взаимодействие с основными оксидами:

 

CuO + 2HNO₃ –^t°® Cu(NO₃)₂ + H₂O

 

4. Взаимодействие с металлами:

Zn + 2HCl ® ZnCl₂ + H₂­

2Al + 6HCl ® 2AlCl₃ + 3H₂­

 

5. Взаимодействие с солями (реакции обмена), при которых выделяется газ или образуется осадок:

H₂SO₄ + BaCl₂ ® BaSO₄¯ +2HCl

2HCl + K₂CO₃ ® 2KCl + H₂O + CO₂­

 

СОЛИ

Соли - сложные вещества, которые состоят из атомов металла и кислотных остатков. Это наиболее многочисленный класс неорганических соединений.

 

Классификация

 

СОЛИ
Средние	Кислые	Основные	Двойные	Смешанные	Комплексные

 

 

Средние. При диссоциации дают только катионы металла (или NH₄⁺)

 

Na₂SO₄ «2Na⁺ +SO₄^2-

CaCl₂ «Ca²⁺ + 2Cl^-

 

Кислые. При диссоциации дают катионы металла (NH₄⁺), ионы водорода и анионы кислотного остатка.

 

NaHCO₃ «Na⁺ + HCO₃^- «Na⁺ + H⁺ + CO₃^2-

 

Продукты неполного замещения атомов водорода многоосновной кислоты на атомы металла.

Основные. При диссоциации дают катионы металла, анионы гидроксила и кислотного остатка.

 

Zn(OH)Cl «[Zn(OH)]⁺ + Cl^- «Zn²⁺ + OH^- + Cl^-

 

Продукты неполного замещения групп OH соответствующего основания на кислотные остатки.

 

Двойные. При диссоциации дают два катиона и один анион.

 

KAl(SO₄)₂ «K⁺ + Al³⁺ + 2SO₄^2-

 

Смешанные. Образованы одним катионом и двумя анионами:

 

CaOCl₂ «Ca²⁺ + Cl^- + OCl^-

 

Комплексные. Содержат сложные катионы или анионы.

 

[Ag(NH₃)₂]Br «[Ag(NH₃)₂]⁺ + Br ^–

Na[Ag(CN)₂] «Na⁺ + [Ag(CN)₂]^-

 

Основные положения атомно-молекулярного учения.

Представление о том, что вещество состоит из отдельных, очень малых частиц,- атомная гипотеза - возникла еще в Древней Греции. Однако создание научного обоснования атомно-молекулярного учения стало возможным значительно позже – в 18-19 веках, когда физика стала базироваться на точном эксперименте.

Основы атомно-молекулярного учения впервые были изложены Ломоносовым. В 1741г. в одной из своих первых работ - «Элементы математической химии» - Ломоносов сформулировал важнейшие положения созданной им так называемой корпускулярной теории стояния вещества.

Согласно представлениям Ломоносова, все вещества состоят из мельчайших «нечувствительных» частичек, физически неделимых и обладающих способностью взаимного сцепления. Свойства веществ обусловлены свойствами этих частичек. Ломоносов различил два вида таких частичек: более мелкие – «элементы», и более крупные – «корпускулы».

В основе атомно-молекулярного учения лежит принцип дискретности (прерывности строения) вещества: всякое вещество не является чем-то сплошным, а состоит из отдельных очень малых частиц. Различие между веществами обусловлено различием между их частицами; частицы одного вещества одинаковы, частицы различных веществ различны.при всех условиях частицы вещества находятся в движении; чем выше температура тела, тем интенсивнее это движение.