Лекция 1. Предмет и задачи химии. Фундаментальные законы химии.

1.1. Основные понятия

Атомы - это частицы, из которых построены молекулы; они не могут быть разложены на более мелкие части с помощью химических реакций. Масса атомов разных видов составляет порядка г, диаметр атомов колеблется в пределах м, поэтому атомы считаются мельчайшими химическими частицами.

Атомы одного вида являются атомами одного химического элемента, атомы разных видов - атомами разных химических элементов. К важнейшему свойству и главному отличительному признаку атома каждого элемента относится положительный заряд его ядра.

Химический элемент - это вид атомов, характеризующийся опре­деленной величиной положительного заряда ядра. Все химические эле­менты указаны в Периодической системе; каждому элементу отвечает свой порядковый номер. Значение порядкового номера элемента и зна­чение заряда ядра атома того же элемента совпадают.

Среди чистых веществ принято различать простые и сложные ве­щества. Простые вещества состоят из атомов одного вида элемента. Простые вещества представляют собой формы существования элемен­тов в свободном виде, каждому элементу соответствует, как правило, несколько простых веществ (аллотропных форм), которые могут разли­чаться по составу, например, кислород О₂ и озон О₃, или по кристалли­ческой решетке, например, алмаз и графит - для углерода.

Сложные вещества состоят из атомов разных элементов. Слож­ные вещества иначе называются химическими соединениями. Пример. Простые вещества; молекулярные кислород О₂, хлор , нат­рий Na состоят из элементов одного вида соответственно кислорода O, хлора Cl, натрия Na. Сложное вещество NaCI состоит из элементов натрия Na и хлора Cl.

Молекула - это наименьшая частица химического соединения, об­ладающая его химическими свойствами. Ионные соединения не содер­жат молекул.

Каждый атом обладает определенной массой, значение которой чрезвычайно мало. Например, масса атома углерода равна 1,99 10-²³ г.

Абсолютная атомная масса - истинная масса атома элемента, вы­раженная в граммах. На практике вместо абсолютных масс атомов ис­пользуются относительные атомные массы.

Относительной атомной массой элемента называют массу его шпма, выраженную в а.е.м. Она показывает, во сколько раз масса одного атома данного элемента больше одной двенадцатой части атомной массы изотопа углерода 12 (₆¹²С).

1 а.е.м. представляет собой 1/12 часть массы атома изотопа угле­рода ₆¹²С.

1 а,е.м, = 1,66057- 10-²⁷кг (1,66057 10-²⁴ г).

Значения относительных атомных масс элементов определяют как частное от деления значения абсолютной массы атома данного элемента к 1/12 части абсолютной массы атома изотопа ¹²С.

Пример. Масса атома фтора равна 3,15481 10^-23 г, следовательно относительная атомная масса фтора равна:

А = 3,15481 10^-23 г/ 1,66057 10^-24 г- 18,9984 а.е.м.

В Периодической системе указаны относительные атомные массы элементов.

Относительная молекулярная масса химического соединения -это число, показывающее, во сколько раз абсолютная масса одной моле­кулы этого соединения больше атомной единицы массы.

Поскольку молекулы состоят из атомов, то между относительной молекулярной массой соединения и относительными атомными массами элементов есть прямая связь. Значение молекулярной массы для соеди­нения находят суммированием относительных атомных масс элементов входящих в состав этого соединения, с учетом его химической форму­лы, т.е. числа атомов каждого элемента.

Относительной молекулярной массой (равной сумме атомных масс всех элементов молекулы) простого или сложного вещества назы­вают массу его молекулы, выраженную в а.е.м.

Моль - количество вещества, содержащее столько же структур­ных единиц (атомов, молекул), сколько содержится атомов углерода в 12 г изотопа углерода ₆¹²С.

Число структурных единиц, содержащихся в одном моле любого вещества, независимо от его агрегатного состояния, называется числом Авогадро, оно равно 6,022045 10²³. Физико-химическая константа от­вечающая этому числу, называется постоянная Авогадро, обозначается моль^-1.

Пример. 6,02 10²¹ молекул СО₂ составят 0,01 моль.

Чтобы соотнести между собой количество вещества и его массу введено понятие о молярной массе.

Масса одного моля данного вещества называется его мольной (молярной) массой. Единицей молярной массы в СИ является кг/моль в химической практике чаще используется г/моль.

Числовое значение молярной массы, выраженной в г/моль для од­ного атома простого вещества равно относительной атомной массе дан­ного элемента, а для любого соединения - его относительной молеку­лярной массе. Так, молекулярная масса воды Н₂0 и атомная масса кис­лорода равны соответственно 18 а.е.м. и 16 а.е.м.; тогда их мольные (молярные) массы равны соответственно 18 г/моль и 16 г/моль.