54. Химические процессы

Химический процесс – это совокупность процессов, обеспечивающих условия протекания химической реакции. Включают процессы транспортировки реагентов к зоне реакции, продуктов реакции из зоны реакции и др.

Явления, в результате которых не происходит изменения состава ядер атомов, но одни вещества превращаются в другие, отличающиеся от исходных составом и свойствами, называются химическими. Существуют различия между физическими и химическими явлениями. При физических явлениях изменяются физическое состояние или форма веществ или образуются новые вещества за счет изменения состава ядер-атомов (ядерные реакции).

Все химические реакции классифицируют по различным признакам.

1. По признаку изменения числа реагентов и продуктов реакции делят на следующие типы: соединения, разложения, замещения и обмена. Реакции, в результате которых образуется одно новое вещество из двух или нескольких, называют реакциями соединения.

Реакцией разложения называется реакция, в результате которой из одного вещества образуется несколько новых веществ.

Реакцией замещения называется реакция между простыми и сложными веществами, в результате которой атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов сложного вещества.

Реакцией обмена называется реакция, в результате которой вещества обмениваются своими составными частями, образуя новые вещества.

2. По признаку выделения или поглощения теплоты. Те реакции, которые протекают с поглощением теплоты, называют экзотермическими:

N2(,)+O2(,)= 2NO(,), H0=180,8 кДж.

Реакции, протекающие с выделением теплоты, называют экзотермическими:

2H2 + O2 = 2H2O, H0 = – 571,6 кДж.

3. По признаку обратимости.

Обратимыми называют реакции, которые протекают во взаимно противоположных направлениях. Эти реакции характеризуются тем, что продукты прямой реакции могут взаимодействовать между собой, образуя исходные вещества (обратная реакция).

Необратимыми называют реакции, которые протекают только в одном направлении.

4. По признаку изменения степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.

Степень окисления – это условный заряд атомов в соединении, вычисленный исходя из предположения, что оно состоит только из ионов.

Степень окисления равна нулю у свободных атомов и атомов, входящих в состав неполярных молекул (Си, H2, N2).

2K+1Cl+5O3-2= 2K+1Cl-1+ 3O20,

C0+ 2Cu+2O-2= C+4O2-2+ 2Cu0

Окислительно-восстановительными реакциями называют реакции, протекающие с изменением степеней окисления элементов.

Примеры реакций, протекающих без степени окисления атомов:

NaOH+HCl=NaCl+H2O,

N-3H3+1+ H+1Cl-1=N-3H4+1Cl-1

55. Атом и молекула как целостные объекты химии

Атом (от греч. atomos – «неделимая частица») – наименьшая частица химического элемента, входящая в состав простых и сложных веществ.

До конца XIX в. атомы считались неземными. Но в 1896 г. французский химик

А. Беккерель обнаружил испускание атомами урана неких лучей. Чуть позже в 1898 г. Мария и Пьер Кюри открыли, что такие же лучи излучают атомы радия и полония. Было обнаружено L-, B – и Y – излучения, которые наблюдались при радиоактивном распаде атомов.

Э. Резерфорд предложил ядерную модель строения атома (1981 г.). В этой модели атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого вращаются электроны. Позже Э. Резерфюрд ввел понятие о положительно заряженной элементарной частице, которая входит в состав всех атомных ядер, – протоне; сделал предположение о существовании нейтрона – элементарной частицы, не имеющей электрического заряда. По современной протонно-нейтронной теории строения ядра атомов состоят из 2 протонов (A-Z) нейтронов. Z – это заряд ядра.

A = Z + N. A – это массовое число, т. е. число нейтронов и протонов, входящих в состав ядра элемента.

Масса протона равна 1,007277 а. е. м., масса нейтрона – 1,008665 а. е. м., а масса электрона – 0,0005486 а. е. м. Поэтому масса атома определяется массой его ядра. Так как атом является в целом электронейтральной системой, то заряд электронов равен заряду ядра. По современным представлениям атом – электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Молекула – это наименьшая частица данного вещества, обладающая всеми его химическими свойствами. Химические свойства молекулы определяются ее составом и строением. Согласно современным представлениям из молекул состоят вещества в газообразном и парообразном состоянии. Вещества находятся в твердом состоянии, если кристаллическая решетка имеет молекулярную структуру (вода, диоксид углерода). Атомно-молекулярное учение было развито М. В. Ломоносовым. Основные положения этого учения он изложил в работе «Элементы математической химии» в 1741 г. Этой же теме посвящены и многие другие его работы. Основные положения этой теории.

1. Все вещества состоят из мельчайших частиц – корпускул.

2. Молекулы состоят в свою очередь из элементов.

3. Каждая корпускула имеет тот же состав, что и все вещество. Причиной разнообразия веществ (по М. В. Ломоносову) являются различия в составе корпускул и элементов в них.

4. Частицы – молекулы и атомы – находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения их частиц.

5. Атомы характеризуются определенной массой и размерами.

6. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ – из различных атомов.

Позднее, через 47 лет после М. В. Ломоносова, атомистическое учение в химии применил Дж. Дальтон. Основные положения он изложил в своей книге «Новая система химической философии». В 1808 г. Дж. Дальтон сделал первые определения атомных весов элементов.

Открытия Ж. Л. Гей-Люссака, А. А Авогадро дополнили атомно-молекулярное учение. Атомно-моле-кулярное учение окончательно утвердилось в середине XIX в.

В 1860 г. были приняты определения понятий молекулы и атома.