Основные понятия и Законы химии
| Химия – наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, сопровождающихся изменением их состава и строения.
Вещество – форма материи, состоящая из дискретных частиц, имеющих массу покоя. С химической точки зрения вещество – это конкретный вид материи, обладающий определенными физическими и химическими свойствами, состав которого может быть выражен химической формулой.
Превращения веществ, сопровождающиеся изменением состава молекул, называются химическими реакциями, например:
HCl + NaOH = NaCl + Н2O
кислота основание соль вода
В результате химических процессов возникают новые вещества с новыми физическими и химическими свойствами.
Физические свойства описывают физические характеристики вещества (агрегатное состояние, масса, объем, температура плавления и кипения, плотность и т.п.). Химические свойства характеризуют способность вещества участвовать в тех или иных химических превращениях.
Объектом изучения в химии являются химические элементы, которые представлены в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева (ПСЭ).
Химический элемент – вид атомов, имеющих одинаковый положительный заряд ядра.
Атом – наименьшая частица химического элемента, обладающая всеми его химическими свойствами.
В настоящее время известно о существовании 118 химических элементов. Последний элемент, встречающийся в природе – уран U. Все стоящие за ним получены искусственно - в лабораториях.
Молекула – наименьшая частица индивидуального вещества, способная к самостоятельному существованию, обладающая его основными химическими свойствами.
Молекулы могут быть: одноатомные (Fe, Cu, Не); двухатомные (Н2, KCl, CuS); многоатомные (H2O, H2SO4, К2Cr2O7).
Все вещества можно разделить на две группы: простые и сложные.
Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента (Na, Au, О2, О3); сложные вещества – из атомов разных химических элементов (НCl, КОН, Na2SO4).
Относительная атомная масса (Аr) химического элемента показывает, во сколько раз средняя масса атома естественного изотопного состава элемента больше 1/12 массы атома изотопа углерода–12 (12С):
mатома
Ar = ¾¾¾¾¾
1/12 m (12C)
Относительная молекулярная масса (Mr) простого или сложного вещества показывает, во сколько раз средняя масса молекулы естественного изотопного состава вещества больше 1/12 массы атома углерода 12C:
mмолекулы
Mr = ¾¾¾¾¾
1/12 m (12C)
Атомная единица массы (а. е. м.) = 1,6606•10-27 кг.
Аr и Mr – безразмерные величины.
Количество вещества n – физическая величина, равная числу структурных единиц, составляющих систему. Определяется n отношением числа структурных единиц N, содержащихся в системе, к постоянной Авогадро NА:
N
n = ¾¾.
NА
Моль – это количество вещества системы, содержащей столько же структурных единиц, сколько содержится атомов в углероде 12C, взятом массой 0,012 кг.
Принято считать, что число структурных единиц в одном моле численно равно постоянной Авогадро NA = 6,02 • 1023 моль -1.
Молярная (мольная) масса М – масса единицы количества вещества, то есть масса вещества, взятого количеством 1 моль (г/моль).
Эквивалент (Э) – это некоторая реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо иным способом эквивалентна одному атому или одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.
Моль вещества эквивалента содержит 6,02•1023 эквивалентов.
| |
Эквивалент химического элемента равен единице, деленной на валентность (степень окисления) элемента (W) в данном соединении:
Э элемента = ¾¾
W
Эквивалент сложного вещества (кислоты, основания, соли) равен единице, деленной на суммарную зарядность (заряд, выраженный в единицах элементарного заряда) катиона (или аниона):
Э вещества = ¾¾,
k z
где k ¾ число катионов (анионов) в молекуле; z ¾ заряд катиона (аниона).
Эквивалент вещества в реакциях окисления-восстановления (окислителя/восстановителя) равен единице, деленной на число принятых или отданных молекулой электронов n:
Э окислителя = ¾¾
(восстановителя) n
| |
Масса 1 моль эквивалентов элемента (вещества) – это мольная (молярная) масса эквивалента элемента (вещества)– эквивалентная масса МЭ.
Эквивалентная масса элемента равна мольной массе его атомов (М), деленной на валентность (степень окисления) элемента (W) в данном соединении:
М элемента
МЭ(элемента) = ¾¾¾¾¾ или МЭ(элемента) = Ээлемента • Мэлемента.
W
Эквивалентная масса сложного вещества (кислоты, основания, соли) равна его мольной массе (М), деленной на суммарную зарядность:
М вещества
МЭ(вещества) = ¾¾¾¾¾ или МЭ(вещества) = Эвещества • Мвещества,
k • z
где z – заряд катиона (аниона); k – число катионов (анионов) в молекуле.
Эквивалентный объем VЭ – это объем, который занимает 1 моль эквивалентов вещества при нормальных условиях (273,15 К, 1,0133•105 Па)
Закон эквивалентов
Массы (объемы) реагирующих друг с другом или образующихся в результате реакции веществ, пропорциональны их эквивалентным массам МЭ (эквивалентным объемам VЭ):
m1 МЭ1 mВ. Vгаза
¾¾ = ¾¾ или ¾¾ = ¾¾.
m2 МЭ2 МВ. VЭ
| | ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ
Параметры состояния, единицы измерения: V – объем, м3; р – давление, Па; Т – температура, К; m – масса газа, кг; М – молярная масса газа, кг/моль; МЭ – молярная масса эквивалента (эквивалентная масса) газа, кг/моль, R – универсальная газовая постоянная, R = 8,314 Дж/(моль•К).
Нормальные условия (н.у.): 273,15 К (0 °С); 1,0133•105 Па.
Объединенный газовый закон: р1 • V1 р2 • V2 р • V
¾¾¾¾ = ¾¾¾ или ¾¾¾ = const
T1 T2 Т
Уравнение Менделеева – Клапейрона: m
р • V = ¾¾ R •T.
M
Закон Авогадро: в равных объемах любых газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое число молекул.
Следствия из закона Авогадро
1. Один моль любого газа при данных условиях занимает один и тот же объем – молярный объем (Vм). Он равен отношению объема газа (V) к его количеству вещества n: V
Vm = ¾¾¾
n
2. При нормальных условиях (н.у.) 1 моль различных газов занимает объем 22,4 л, т.е. Vм = 22,4 л/моль. По аналогии эквивалентный объем Vэ – объем, который занимает при данных условиях 1 моль эквивалента газообразного вещества.
Относительная плотность одного газа по другому: плотности газов при одинаковых условиях относятся как их молярные массы
m1 r1 М1
¾¾¾ = ¾¾ = ¾¾¾ = D,
m 2 r2 М2
D — относительная плотность одного газа по другому.
Средняя молярная масса смеси газов
Средняя молярная масса смеси газов равна сумме произведений их объемных долей (j) на их молярные массы (М): Мср =j1 · М1 + j2 · М2 +... + jn · Mn,
V1 Vn
где j1 = ¾¾¾; jn = ¾¾¾.
Vобщ Vобщ
Закон парциальных давлений газов (закон Дальтона)
Общее давление смеси газов, химически не взаимодействующих друг с другом, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих смесь:
Рсмеси = Р1 + Р2 +... + Рn,
где Р1, Р2,..., Рn – парциальные давления газов; Рсмеси – общее давление смеси газов
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
|
Поиск по сайту:
|