Основные понятия. Иркутск 2012 Введение 1. Основные понятия и законы химии

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

Иркутск 2012

	Введение
1.	Основные понятия и законы химии
2.	Классы неорганических соединений
3.	Строение атома
4.	Периодический закон и периодическая система
5.	Энергетика химических процессов
6.	Скорость химической реакции
7.	Химическое равновесие
8.	Растворы
9.	Способы выражения концентрации растворов
	Разбавленные растворы неэлектролитов
	Растворы электролитов
	Гидролиз солей
	Окислительно-восстановительные реакции
	Электродные потенциалы
	Коррозия металлов
	Электролиз
	Библиографический список

Окружающий нас мир, все существующее – это материя, которая проявляется в двух формах: вещества и поля. Химия относитсяк числу естественных наук и изучает вещества, их состав, строение, свойства и превращения. Особенность, выделяющая химию в естествознании, состоит в том, что она рассматривает вещество и процессы его превращения на уровне атомов, молекул. При химических превращениях происходит перегруппировка атомов, сопровождающаяся разрывом химических связей в исходных веществах и образование химических связей в продуктах реакции. В результате химических процессов возникают новые вещества с новыми химическими и физическими свойствами. Именно свойства отличают одно вещество от другого. В определенной совокупности вещества образуют материалы, которые использует человек. На базе химических знаний создаются новые технологии, позволяющие получать принципиально новые вещества и материалы, металлы и сплавы, полупроводниковые и сверхпроводниковые материалы, лекарственные препараты, красители, синтетические материалы и т.д.

Объектом изучения в химии являются химические элементы и их соединения.

Химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядер.

Атом – наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все химические свойства данного элемента.

Молекула – наименьшая частица индивидуального вещества, способная к самостоятельному существованию, обладающая всеми химическими свойствами данного вещества и состоящая из одинаковых или различных атомов.

Если молекула состоят из одинаковых атомов, то вещество называют простым, например О₂, Н₂, N₂, Cl₂. Если молекула вещества состоит из атомов разных элементов, то вещество называется сложным, напримерCO, H₂O, NH₃, H₃PO₄.

Одной из важнейших характеристик атомов и молекул является их масса. Абсолютные величины (т.е. массы, выраженные в граммах) очень малы, например, масса атома водорода равна 1,67·10^{-24 г. Поэтому для практических целей введена атомная единица массы (а.е.м.), которая составляет 1/12 часть массы атома изотопа углерода с массовым числом 12, – 12} С (1 а.е.м.=1,667·10^{-24 г).}

Масса атома, выраженная в атомных единицах массы, называется относительной атомной массой и обозначается A_r. Относительная атомная масса является безразмерной величиной и показывает во сколько раз масса данного атома больше 1/12 массы ¹²С. Например, A_r(S) = 32.

Масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы, называется относительной молекулярной массой и обозначается M_r. Зная формулу химического соединения, можно рассчитать его молекулярную массу как сумму относительных атомных масс всех входящих в его состав атомов.

Например, М_r (Н₂SO₄) = 2·A_r(H) + A_r(S) + 4·A_r(O) = 2·1 + 32 + 4·16 = 98.

В химии широко применяется единица количества вещества – моль. Моль – это количество вещества, содержащее столько структурных единиц (атомов, молекул, ионов и др.) данного вещества, сколько атомов содержится в 12 г изотопа углерода ¹²С. Вычислено, что в 12 г ¹²С содержится 6,02·10²³ атомов. Это число называется числом Авогадро и обозначается N_А. Следовательно, в одном моле любого вещества содержится 6,02·10²³ частиц.

Масса одного моля вещества называется молярной массой вещества и обозначается М. Молярную массу обычно выражают в г/моль и численно она равна относительной молекулярной массе. Например, М (Н₂SO₄) = 98 г/моль.

Степень окисления (с.о.) – это заряд элемента в соединении, вычисленный, исходя из предположения, что соединение состоит из ионов. Определение степени окисления проводят, используя следующие положения:

1. Степень окисления элемента в простом веществе, например, в Zn, Сa, H₂, Вг₂, S, O₂, равна нулю.

2. Cтепень окисления кислорода в соединениях обычно равна –2. Исключения составляют пероксиды H₂⁺¹O₂^–1, Na₂⁺¹O₂^–1 и фторид кислорода О⁺²F₂.

3. Степень окисления водорода в большинстве соединений равна +1, за исключением солеобразных гидридов, например, Na⁺¹H^-1.

4. Постоянную степень окисления имеют щелочные металлы (+1); щелочноземельные металлы, бериллий и магний (+2); фтор (–1).

5. Алгебраическая сумма степеней окисления элементов в нейтральной молекуле равна нулю, в сложном ионе – заряду иона.

В качестве примера рассчитаем степень окисления хрома в соединении К₂Cr₂O₇. Сначала поставим степень окисления над теми элементами, для которых она известна. В нашем примере постоянную степень окисления имеют калий (+1) и кислород (-2). Степень окисления хрома обозначим через х. Далее составляем алгебраическое уравнение. Для этого индекс при каждом элементе умножаем на степень окисления этого элемента, все складываем и приравниваем правую часть нулю:

К₂⁺¹ Сr₂ ^х O₇ ^–2 2∙(+1)+ 2 x + 7 (–2) = 0 x = + 6

Таким образом, степень окисления хрома в К₂Cr₂O₇ равна +6.

Чтобы определить степень окисления элемента в анионе, например азота в анионе (NO₂)^‾ поступаем точно также, только правую часть приравниваем заряду иона, в нашем случае -1

(N^хO₂^‾2)^‾ x + 2 (–2) = –1 x = + 3