Урок 1. Основные понятия и законы предмета «Химия»
Содержание
o Простейшие понятия: вещество, молекула, атом, химический элемент
o Простые и сложные вещества. Валентность
o Уравнения химических реакций
o Выводы
Простейшие понятия: вещество, молекула, атом, химический элемент
Что такое химия? Где мы встречаемся с химическими явлениями? Везде. Сама жизнь — это бесчисленное множество разнообразных химических реакций, благодаря которым мы дышим, видим голубое небо, ощущаем изумительный запах цветов…
Что изучает химия? Химия изучает вещества, а также химические процессы, в которых участвуют эти вещества.
Что такое вещество — понятно: это то, из чего состоит окружающий нас мир и мы сами. Но что такое химический процесс (явление)?
К химическим явлениям относятся процессы, в результате которых изменяется состав или строение молекул, образующих данное вещество. Изменились молекулы — изменилось вещество (оно стало другим!), — изменились его свойства:
- свежее молоко стало кислым;
- зелёные листья стали жёлтыми;
- сырое мясо при обжаривании изменило запах.
Все эти изменения — следствие сложных и многообразных химических процессов. Итак,
химия — это наука о веществах и их превращениях.
При этом исследуются не всякие превращения, а только такие, при которых
- обязательно изменяется состав или строение молекул;
- никогда не изменяется состав и заряд ядер атомов.
В этом определении встречаются такие понятия, как «вещество », «молекула », «атом ». Разберём их подробнее.
Вещество — это то, из чего состоят окружающие нас предметы. Каждому абсолютно чистому веществу (таких в природе, кстати, не существует) приписывают определённую химическую формулу, которая отражает его состав, например:
- Н2О — вода;
- Na8[(AlSiO4)6SO4] — лазурит.
Выше приведены молекулярные формулы двух веществ. Следует отметить, что далеко не все вещества состоят из молекул, так как существуют вещества, которые состоят из атомов или ионов. Например, алмаз состоит из атомов углерода, а обычная поваренная соль — из ионов Na+ и ионов Cl–(условная «молекула» — NaСl).
Наименьшая частица вещества, которая отражает его качественный и количественный состав, называется молекулой.
Молекулы состоят из атомов. Атомы в молекуле соединены при помощи химических связей. Каждый атом обозначается при помощи символа (химического знака):
- Н — атом водорода;
- О — атом кислорода.
Число атомов в молекуле обозначают при помощи индекса:
Примеры:
- О2 — это молекула вещества кислорода, состоящая из двух атомов кислорода;
- Н2О — это молекула вещества воды, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Но! Если атомы не связаны химической связью, то их число обозначают при помощи коэффициента:
Аналогично изображают число молекул:
- 2Н2 — две молекулы водорода;
- 3Н2О — три молекулы воды.
Почему атомы водорода и кислорода имеют разное название, разный символ? Потому что это атомы разных химических элементов.
Химический элемент — это частицы с одинаковым зарядом ядер их атомов.
Что такое ядро атома? Почему заряд ядра является признаком принадлежности атома к данному химическому элементу? Чтобы ответить на эти вопросы, следует уточнить: изменяются ли атомы в химических реакциях? Из чего состоит атом*?
* Подробнее о строении атома будет рассказано в уроке 3.
Атом не имеет заряда, хотя и состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов:
В ходе химических реакций число электронов любого атома может изменяться, но заряд ядра атома в химических реакциях НЕ МЕНЯЕТСЯ!
Поэтому заряд ядра атома — своеобразный «паспорт» химического элемента. Все атомы с зарядом ядра +1 принадлежат химическому элементу под названием «водород». Атомы с зарядом ядра +8 составляют химический элемент «кислород».
Каждому химическому элементу присвоен химический символ (знак), порядковый номер в таблице Менделеева (порядковый номер равен заряду ядра атома); определённое название и, для некоторых химических элементов, особое прочтение символа в химической формуле (табл. 1).
Подведём итог. Вещества состоят из молекул, молекулы состоят из атомов, атомы с одинаковым зарядом ядра относятся к одному и тому же химическому элементу.
Но, если вещество состоит из молекул, то любое изменение состава или строения молекулы приводит к изменению самого вещества, его свойств.
Вопрос. Чем отличаются химические формулы веществ: Н2О и Н2О2?
Хотя по составу молекулы этих веществ отличаются на один атом кислорода, сами вещества по свойствам сильно отличаются друг от друга. Воду Н2О мы пьём и жить без неё не можем, а Н2О2 — перекись водорода, пить нельзя, а в быту её используют для обесцвечивания волос.
Вопрос. А чем отличаются химические формулы веществ:
Состав этих веществ — аллозы (А) и глюкозы (Б) — одинаков — С6Н12О6. Отличаются они строением молекул, в данном случае — расположением групп ОН в пространстве. Глюкоза — универсальный источник энергии для большинства живых организмов, а аллоза практически не встречается в природе и не может быть источником энергии.
