Предмет химии. Строение атомов. Изотопы

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Химический лицей»

Соболев А. Д.

Курс лекций по общей и неорганической химии

1 том

Тула 2011 год

 

 

Соболев А. Д. Курс лекций по общей и неорганической химии для учащихся Химического лицея. Т 1. Издание 5-е исправленное и дополненное.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение............................................................................................... 5

Глава 7.1. Первоначальные химические понятия

§7.1.1. Предмет химии. Строение атомов......................................... 7

§7.1.2. Изотопы.................................................................................. 11

§7.1.3. Молекулы............................................................................... 16

§7.1.4. Силы межмолекулярного взаимодействия......................... 20

§7.1.5. Явления физические и химические. Признаки и условия течения химических реакций 24

§7.1.6. Элементарное введение в строение атома.......................... 28

§7.1.7. Электронные конфигурации атомов................................... 32

§7.1.8. Валентность и степень окисления. Формулы бинарных соединений    38

Глава 7.2. Основные понятия и законы химии

§ 7.2.1. Атомно-молекулярное учение и закон сохранения массы. Закон постоянства состава 41

§ 7.2.2. Закон кратных отношений. Закон объемных отношений. Закон Авогадро     45

§ 7.2.3. Основные химические понятия. Атомные и молекулярные массы       47

§ 7.2.4. Закон эквивалентов. Газовые законы................................. 52

§ 7.2.5. Некоторые методы определения атомных масс химических элементов 57

§ 7.2.6. Химические формулы и уравнения.................................... 61

Глава 7.3. Воздух. Инертные газы

§ 7.3.1. Воздух.................................................................................... 67

§ 7.3.2. Вакуум. Жидкий воздух....................................................... 72

§ 7.3.3. Инертные газы. Открытие аргона...................................... 79

§ 7.3.4. Нахождение в природе. Химические свойства. Получение и применение.     84

Глава 7.4. Кислород

§ 7.4.1. Кислород................................................................................ 92

§ 7.4.2. Получение и применение кислорода................................. 96

§ 7.4.3. Озон...................................................................................... 100

§ 7.4.4. Чистое вещество................................................................. 105

§ 7.4.5. Очистка веществ................................................................. 108

Введение

Дорогие лицеисты, я поздравляю Вас. Вы приступаете к изучению химии, одной из самых интересных, загадочных и трудных наук.

Изучение химии потребует от Вас собранности и серьезности. С самого начала нашей совместной работы мы будем относиться к Вам как к взрослым людям, серьезно относящимся к получению качественного естественно-научного образования.

Химию Вы будете изучать на лекционных и семинарских занятиях. В неделю у Вас будет одна двухчасовая лекция и четыре одночасовые семинара. На лекциях Вам будут рассказывать, тот материал, который потом будет отрабатываться на первых двух семинарах и спрашиваться на двух последних. Краткие ответы на теоретические вопросы Вы должны подготовить к устному опросу на последнем семинаре. На первый семинар по химии следующей недели,  Вы должны предоставить решение 30 задач прошлой недели.

На лекциях Вы можете вести конспект, в котором кратко излагается содержание лекции, в конспект могут вносится дополнения знания, полученные Вами из других источников, включая интернет. При подготовке к семинарам и экзаменам, конспект следует вести в общей или блочной тетради, оставляя большие поля. Эту тетрадь следует хранить, по крайней мере, до окончания лицея, были случаи, когда лицеисты пользовались своими конспектами для сдачи коллоквиумов, зачетов и экзаменов в ВУЗах. При подготовке к семинарам следует обратить внимание на вопросы выносимые на семинар и на экзаменационные вопросы, приводимые в конце сборника семинаров. Для подготовки к экзаменам следует завести особую тетрадь ответов на экзаменационные вопросы, в том или ином виде данные вопросы могут повторяться до окончания 11-го класса.

В отличии от обычных школьных заданий, домашнее задание по химии у Вас имеется на весь учебный год, мы рекомендуем начать знакомство с ним в начале недели, чтобы у Вас было время задать учителю вопросы, ответы на которые Вы не нашли в учебниках.

Наш опыт показывает, что Вам лучше иметь дело с преподавателем, ведущим семинарские занятия. Учащиеся, занимающиеся списыванием или привлекающие посторонних учителей химии для выполнения домашних заданий, как правило, досрочно покидают лицей. Вы должны отдавать себе отчет в том, что если Вы списали домашнюю работу и не в состоянии ее воспроизвести, то эта работа бессмысленна.

Желаю успехов в обучении.

Директор МОУ «Химический лицей», четырежды Соросовский учитель, преподаватель общей и неорганической химии

А. Д. Соболев.

Глава 7.1

ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ

Предмет химии. Строение атомов. Изотопы

Химия ¾ наука о веществах, их свойствах, строении, методах получения из одних веществ других, и законах по которым происходят эти превращения. Предметом изучения химии являются вещества — естественные объекты, поэтому химия является естественной наукой.

Естественные (природные) вещества входят в состав атмосферы (воздух), литосферы (земная кора), гидросферы (водная оболочка Земли) и биосферы (все живое на Земле). Искусственные вещества: пластмассы, удобрения и некоторые виды лекарств не встречаются в природе, а получены искусственно.

Использование для нужд человека природных ресурсов — руд, каменного угля, нефти, природного газа, известняков, глин, песка — тесно связано с их химической переработкой. Из природного сырья производятся разнообразные вещества, используемые во всех отраслях техники, в сельском хозяйстве и быту.

Химизация народного хозяйства является одним из решающих факторов технического прогресса. Использование новейших достижений химии позволяет значительно повысить выплавку металлов из руд, создать сплавы высокой прочности и термостойкости. Развитие атомной энергетики и космической техники, тесно связано с применением новых материалов, высококалорийного топлива и т. д.

Постоянно растет потребность в различных пластических массах и синтетических материалах, которые во всё больших масштабах производятся химической промышленностью.

Все что нас окружает, и мы сами, состоим из веществ. В настоящее время известно около 20 млн. веществ и ежегодно открывают около 50 тысяч новых химических соединений. Такое многообразие веществ образуют около 90 химических элементов, причем более 90% это органические соединения.

Все химические элементы представлены в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Периодическая система являетсяуниверсальной химической «шпаргалкой» и ее можно использовать на всех экзаменах и зачетах по химии. Но для того, чтобы ей пользоваться, надо знать специальный «химический язык». Его понимают ученые во всех странах Мира — это язык химических формул.

Как и любой язык — язык формул начинается с алфавита. Химический алфавит ¾ это символы химических элементов.

Каждый химический элемент в периодической системе занимает свою клетку, у него есть: порядковый номер, показанный в верхнем левом углу, атомная масса, символ, состоящий из одной или двух латинских букв, который нужно писать прописными латинскими буквами (Aa Bb Cc Dd Ee Ff Gg Hh Ii Jj Kk Ll Mm Nn Oo Pp Qq Rr Ss Tt Uu Vv Ww Xx Yy Zz).

Большинство символов читаются, как полное название элемента, например: He — гелий, Li — литий, Be — бериллий, символы некоторых химических элементов читаются как буквы:

H — “аш” — водород	С — “це” — углерод
N — “эн” — азот	О — “о” — кислород
P — “пэ” — фосфор	S — “эс” — сера
V — “вэ” —ванадий

Символы некоторых химических элементов можно считать и в виде сочетания букв и по названию символа:

Si — “си” или кремний, Ti — “ти” или титан.

Есть символы химических элементов, имеющие более сложные названия: Fe — “феррум”, Cu — “купрум”, As — “арсеникум”, Ag — “аргентум”, Hg — “гидраргирум”, Au — “аурум”, Pb — “плюмбум”, Sn — “станум”, Sb — “стибиум”. Названия и сами символы химических элементов надо выучить.

Строение атомов. Атомы всех химических элементов состоят из трех видов элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов. Их заряд и масса приведены ниже: