Первоначальные понятия химии

первоначальные понятия химииПервоначальные понятия химии – это элементарные сведения для начала изучения предмета.

Химия является важнейшей частью современного естествознания. Материал по химии, которым должен обладать абитуриент, отражен в программе для поступающих в вузы.

Химия – наука, изучающая состав, строение, свойства, получение и превращения веществ.

Нет такой отрасли в деятельности современного человека, где бы не использовались химические соединения. Это медицина, пищевая промышленность, разнообразные виды топлива, сельское хозяйство, промышленность, строительство, авиация, космос, транспорт, и т.д.

Веществами называют однородные химические формы существования материальных объектов, где каждая частица имеет одинаковые физические свойства. Превращения одних веществ в другие, сопровождающиеся изменением их химического состава описываются химическими реакциями, и называются химическими явлениями. Явления, не сопровождающиеся, изменением состава веществ называются физическими. К физическим явлениям относятся: плавление, кипение, возгонка, изменения плотности, вязкости, цвета и т.д.Например, нагревание карбоната кальция сопровождается реакцией его разложения CaCO3 → CaO + CO2↑ — химическое явление. Дальнейшее нагревание продукта реакции приведет к переходу твердого оксида кальция в жидкое состояние, (плавление) которое относится к физическим явлениям

Атом – наименьшая частица химического элемента, входящая в состав простых и сложных веществ. Химические свойства элемента определяются строение его атома.

Химический элемент – определенный вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра.

Простые вещества – вещества, образованные из атомов одного элемента.

Сложные вещества (химические соединения) – вещества, образованные атомами разных элементов.

Аллотропия – способность химического элемента образовать несколько простых веществ, различных по строению и свойствам.

Молекула – наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими составами. Химические свойства молекулы  определяются ее свойствам и химическим строение. Состав молекулы передается химической формулой.

Молекулярная формула выражает истинный состав вещества, а эмпирическая (простейшая) – только соотношение между  атомами элементов, входящих в состав молекулы. Так, истинная (молекулярная) формула глюкозы – С6H12O6, эмпирическая же формула этого вещества – СН2О.

Относительная атомная масса химического элемента (Ar) – величина, равная отношению средней массы атома естественного изотопического состава элемента к 1/12 массы атома углерода 12C (атомной       единицы массы (а.е.м.), численно равный 1,66 ∙10-24 г). Относительные атомные единицы массы элементов – безразмерные физические величины, их значения указаны в Периодической системе элементов.

Относительная молекулярная масса вещества (Mr) – величина, равная отношению средней массы молекулы естественного изотопического состава вещества к 1/12 массы атома углерода 12С. Численно равная сумме относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав молекулы.

Вместо терминов «относительная атомная масса» и «относительная молекулярная масса» можно использовать исторически сложившиеся термины «атомная масса» и «молекулярная масса».

Первоначальные понятия химии включают моль – количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов, электронов и др.), сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода 12С. Это число равно постоянной Авогадро – 6,02 ∙ 1023 моль-1.

Например: 1 моль атомов 1Н = 6,02 ∙ 1023 атомов 1Н, 1 моль молекул Н2 = 6,02 ∙ 1023 молекул Н2, 1 моль ионов NH4 +=6,02∙1023 ионов NH4+ .

Молярная масса (М) – величина, равная отношению массы вещества к количеству вещества. Размерность молярной массы – кг/кмоль или г/моль. В общем случае молярная масса вещества, выраженная в  г/моль, численно равная относительной атомной или молекулярной массе этого вещества. Молярная масса вещества, масса вещества (m, r) и количество вещества (ν  моль) связаны следующим соотношением:

M = m/ν

Стехиометрические коэффициенты – коэффициенты перед формулами веществ в уравнениях химических реакций. Стехиометрические расчеты – вычисления по химическим формулам и уравнениям, а также вывод формул веществ и уравнений реакций.

Химические явления как одно из основных понятий химии явления, при которых одни вещества превращаются в другие, отличающиеся от исходных составом и свойствами, если при этом не происходит изменения состава ядер атомов.

Физические явления — явления, при которых изменяется форма или физическое состояние веществ или образуются новые вещества за счет изменения состава ядер атомов.

Химический эквивалент — это такое его количество, которое может соединиться с одним молем атомов водорода (1 г) или 0,5 молем атомов кислорода (8 г), или замещать те же количества атомов водорода или кислорода в химических реакциях

Закон сохранения массы веществ (М. В. Ломоносов, А. -Л. Лавуазье) – масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции. На основании этого закона можно проводить расчеты по химическим уравнениям.

Закон постоянства состава вещества (Ж. –Л. Пруст)  — всякое вещество не зависимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.

Современные достижения химии показали, что наряду с соединениями постоянного состава (дальтонидами) существуют и соединения переменного состава (бертоллиды). Состав бертоллидов изменяется в зависимости от условий проведения реакции и не отвечает целочисленным стехиометрическим отношениям. В связи с этим своевременная формулировка этого закона – состав соединений молекулярной структуры, т.е. состоящих из молекул, является постоянным независимо от способа его получения; состав же соединений с немолекулярной структурой (атомной, ионной и металлической решеткой) не постоянен и зависит от условий получений.

Закон объемных отношений  (Ж.Л.Гей-Люссак) – объемы вступающих в реакцию газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) относятся друг к другу  как простые целые числа, кратные стехиометрическим коэффициентам.

Закон Авогадро (А. Авогадро, С. Канниццаро) – в равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.

Следствие из закона Авогадро – при одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает одинаковый объем, равный при нормальных условиях (температура 273 К  или 0 оС, давление 101325 Па или 1 атм) 22,4 л. Этот объем называют молярным объемом газа.

Молярный объем газа (Vм) рассчитывается как отношение объема вещества к его количеству (размерность – м3/кмоль или г/моль).

Vm = V/ν

Относительная плотность газа по другому газу (D) – отношение массы определенного объема одного газа к массе такого же объема другого газа ( взятого при тех же условиях).

Еще одним следствием из закона Авогадро является тот факт, что объемная доля газа в смеси равняется его молярной доле. Тогда средняя молярная масса смеси газовср.) равна сумме произведений объемных долей (ωоб.) газов на их молярные массы (М):

Мсмеси(ср.) = ωоб.1 ∙ М1 + ωоб.2 ∙ М2 + … ;

ωоб.1 =  ; ωоб.1 +  ωоб.2 + … = 1

Например, если принять, что воздух состоит в основном их азота (≈80%) и кислорода (≈20%), средняя молярная масса воздуха будет равна:

Мвоздуха(ср.) = 0,8 ∙ 28 +0,2 ∙ 32 = 28,8 ≈ 29 г/моль

На основании закона Авогадро отношение масс равных объемов газов равно отношению их молярных масс (М1 и М2). Следовательно:

D = M1/M2, отсюда M1 = M2D

В практических расчетах часто используются  плотности газов по водороду (М ≈ 2 г/моль) и воздуху (Мср. ≈ 29 г/моль). Поэтому получаем:

M = 2 Dводор. = 29 Dвозд.

Объединенный газовый закон Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

pV/T = const

Для перехода к нормальным условиям (или наоборот) используют следующую формулу:

pV/T = pоVo/To,

где pо, Vo, To– давление, объем и температура при нормальных условиях (см. выше, закон Авогадро).

Уравнение Менделеева – Клапейрона:

pV = νRT

или

pV = mRT/М,

где ν – количество вещества газа, моль; m —  масса, г; М – молярная масса газа, г/моль;  R – универсальная газовая постоянная = 8,31 Дж/(моль∙К), если давление измерено в Па, а объем в м3.

Массовая доля вещества – отношение массы данного в системе m(X) к массе всей системы (m):

ω(X) = m(X)/m

Массовая доля – безразмерная величина и выражается в долях от единицы или в процентах.

Это были первоначальные понятия химии, без знания которых не возможно изучить данный предмет.

Первоначальные понятия химии являются фундаментом, на котором стоит вся химическая наука, постарайтесь выучить их. Следующий урок будет посвящен тестовым заданиям по этому разделу.

{lang: 'ru'}

Расскажите об этой статье друзьям:

Friend me:

Вы можете оставить комментарий, к нашему сайту.

2 комментария к записи “Первоначальные понятия химии”

  1. Людмила:

    Здравствуйте! На какой возраст (или уровень знания) рассчитаны Ваши уроки? Мой сын готовится к ГИА. Ему могут пригодится тестовые задания? Или они сложноваты для школьника?
    С уважением,
    Людмила

    • admin:

      Здравствуйте Людмила! Тестовые задания рассчитаны на уровень средней общеобразовательной школы. Материалы помогут при подготовке и сдаче ГИА и ЕГЭ. С уважением, Ауес.

Оставить отзыв