- •Основные понятия и законы химии
- •Структура периодической системы элементов
- •Изменение свойств элементов и их соединений в периодах и главных подгруппах
- •Определение степени окисления
- •Расположение электронов по энергетическим уровням
- •Распределение электронов в атоме
- •Химическая связь
- •Гибридизация
- •Молекулы водородных соединений элементов 2-го периода
- •Относительные электроотрицательности элементов
- •Ряд стандартных электродных потенциалов
- •Разложение нитратов при нагревании
- •Тривиальные названия химических соединений
- •Окраска пламени газовой горелки при внесении анализируемого вещества на предварительно прокаленной палочке или проволочке
- •Качественные реакции на катионы и анионы
- •Квантовые числа
- •Литература
- •Ядро атома. Изотопы
- •Литература
Основные понятия и законы химии
АТОМ это наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства.
ХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ это вид атомов, характеризующийся определенными свойствами.
Атомы одного элемента отличаются от атомов другого массой, размерами и свойствами.
МОЛЕКУЛА это наименьшая частица данного вещества, способная к самостоятельному существованию и обладающая его химическими свойствами.
Атомы и молекулы характеризуются определенной массой. Абсолютные значения массы атома и молекулы очень малы и неудобны для расчетов. Поэтому для измерения атомных и молекулярных масс применяют атомную единицу массы (а. е. м.).
АТОМНАЯ ЕДИНИЦА МАССЫ это 1/12 доля массы атома изотопа углерода 12С.
Например, абсолютная масса (ma) атома углерода равна:
ma(С) = 2,0 . 10-23 г = 2,0 . 10-26 кг
1/12 от этого числа равна: (2,0 . 10-26)/ 12 = 1,66 . 10-27 кг = 1,66 . 10-24 г
Следовательно, 1 а. е. м. составляет 1,66 . 10-24 г.
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ МАССА ЭЛЕМЕНТА (Ar) – величина, равная отношению средней массы атома элемента к 1/ 12 массы углерода 12c.
Например: ma(O) = 2,66 . 10 -23 г,
тогда Ar (О) = (2,66 . 10 -23) /(1,66 . 10-24) = 16
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА (Mr) величина, равная отношению средней массы молекулы вещества к 1/12 массы углерода 12c.
Ar и Mr безразмерные величины.
Например: Mr (H2SO4) = 1 . 2 +32 . 1 + 16 . 4 = 98
КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА это число структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов и др.), образующих это вещество.
Единицей измерения количества вещества является моль ().
МОЛЬ () количество вещества, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов и других структурных единиц, сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода 12c.
МОЛЯРНАЯ МАССА (M) величина, равная отношению массы вещества к количеству вещества , выражается в кг/моль или г /моль.
Численно молярная масса совпадает с относительной молекулярной массой вещества или относительной атомной массой элемента.
Например: M (NaCl) = 58,5 г /моль
M (Al) = 27 г /моль.
Масса вещества (m, г), количество вещества (, моль) и молярная масса (М, моль) взаимосвязаны между собой: M = m/
МАССОВАЯ ДОЛЯ ВЕЩЕСТВА () отношение массы данного вещества в системе к массе всей системы
= m(вещества)/m(системы),
выражается в долях от единицы или в %-х.
закон сохранения массы (Ломоносова-Лавуазье): масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, полученных в результате реакции.
Объясняется это тем, что при химических реакциях атомы не исчезают и не возникают вновь, а происходит лишь их перегруппировка. Т. к. число атомов до реакции и после остается неизменным, то их общая масса так же не изменяется.
На основе данного закона производят расстановку коэффициентов в уравнениях, расчеты по уравнениям масс и зарядов.
Например. Какая масса осадка получится при взаимодействии 0,2 моль хлорида калия с избытком раствора нитрата серебра?
-
Дано:
Решение
0,2 моль m г
KCl + AgNO3 = AgCl + KNO3
1 моль 143,5 г/моль
1 моль
143,5 г
Из 1 моль KCl получается 143,5 г AgCl
Из 0,2 моль KCl получается m г AgCl
Ответ: масса осадка 28,7 г.
(KCl) = 0,2 моль
m(AgCl) = ?
закон постоянства состава вещества (Пруста) каждое химически чистое вещество имеет постоянный состав независимо от способа его получения.
Например: Оксид кальция можно получить двумя способами:
а) 2Ca + O2 = 2CaO
б) CaCO3 t CaO + CO2
Независимо от того, по какому уравнению получим CaO, в химически чистом оксиде массовая доля кальция составляет 71,4 % , а кислорода 28,6 % .
В настоящее время наряду с соединениями постоянного состава известны соединения переменного состава. Они встречаются среди веществ, имеющих кристаллическую структуру: оксиды (Э2Оn), гидриды (ЭН и ЭН2) , сульфиды (Э2Sn) , нитриды (Э3Nn) , карбиды (Э4Cn) . силициды (Э4Sin) и др. Состав данных соединений зависит от условий их получения. Например, оксид ванадия (II) в зависимости от условий получения имеет состав от VO0,9 до VO1,3 .
Поэтому данный закон формулируется так: состав соединений молекулярной структуры (то есть состоящих из молекул) является постоянным независимо от способа получения; состав соединений с немолекулярной структурой (с атомной, ионной, металлической решеткой) не является постоянным и зависит от условий получения.
закон авогадро: в равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.
Из закона Авогадро следует:
а) одинаковое число молекул разных газов при одинаковых условиях занимают один и тот же объем;
б) один моль любого газа (молярный объем Vm ) при нормальных условиях (н. у.) составляет 22,4 л/моль.
Н. у. - То = 273 К , Ро = 101,3 кПа .
Зная массу одного атома углерода (1,993 . 10-26 кг), можно вычислить число атомов NA в 0,012 кг углерода:
NA = 0,012/(1,993 . 10-26 ) = 6,02 . 1023 моль-1.
Это число называется постоянной Авогадро. Оно показывает число структурных единиц в моле любого вещества.
Например. Вычислите объем 3 моль диоксида углерода.
-
Дано:
Решение
Vm = 22,4 л/моль
V = Vm . = 22,4 . 3 = 67,2 л
Ответ: V(СО2) = 67,2 л.
(СО2) = 3 моль
V(СО2) = ?
m(О2) = ?
Вычислите массу кислорода, занимающего при н.у. объем 28 л.
-
Дано:
Решение
M(О2) = 16. 2 = 32 г/моль
; ; .
Ответ: m(О2) = 40 г.
V(О2) = 28 л
Vm = 22,4 л/моль
m(О2) = ?
Относительная атомная масса серебра равна 108. Определите массу одного атома серебра в граммах.
-
Дано:
Решение
Молекулярная масса атома серебра численно равна относительной атомной
массе, т. е. M(Ag) = Ar(Ag) = 108 г/моль
1 моль серебра содержит 6,02 . 1023 атомов, следовательно
m (атома) = M(Ag)/NA = 108/6,02 . 1023 = 1,79 . 10-22 г
Ar (Ag) = 108
(Ag) = 1 атом
m(Ag) = ?
Сколько молекул содержится в 6,8 г сероводорода? Вычислите массу одной молекулы H2S.
-
Дано:
Решение
М(H2S) = 1 . 2 + 32 34 г /моль
1) Определяем количество вещества сероводорода в 6,8 г.
(H2S) =m(H2S)/M(H2S) = 6,8/34 =0,2 моль
2) Определяем число молекул в 0,2 моль H2S
N(H2S) = (H2S) . NA = 0,2 . 6,02 . 1023 =1,204 . 1023 молекул.
3) Определяем массу одной молекулы H2S
m(молекулы) = M(H2S)/ NA = 34 /6,02 . 1023 =5,65. 10-23 г
m(H2S) = 6,8 г
(Ag) = 1 атом
N(H2S) = ?
m(молекул) = ?
Плотности газов, измеренные при одинаковых условиях , относятся как их молярные массы.
Отношение массы определенного объема одного газа к массе такого же объема другого газа (взятого при тех же условиях) называется плотностью первого газа по второму:
M1 = M2 . D
Обычно плотность газа определяют по отношению к самому легкому газу - водороду:
(т. к. М H2 =1. 2 = 2 г/моль) или по отношению к воздуху:
M = 29Dв .
Среднюю молекулярную массу воздуха вычисляют исходя из того, что воздух состоит из четырех объемов азота [M(N2) = 28 г/моль] и одного объема кислорода [M(O2) = 32 г/моль], т. е.
4 N2 + O2 Мв = = 28,8 г/моль 29 г/моль
-
Состав воздуха
Состав воздуха
(об. %)
(об. %)
N2
78,03
СО2
0,03
O2
20,99
благородные(инертные) газы
~ 1
Ar
0,94
Например: Рассчитайте относительную плотность диоксида серы по воздуху.
-
Дано:
Решение
Dв (SО2) = Mr(SО2)/ Mr(возд.) =64/29 = 2,21
Ответ: Dв (SО2) = 2,21, т. е. диоксид серы тяжелее воздуха в 2,21 раза.
Mr(возд.) = 29
Mr(SО2) = 64
Dв (SО2) = ?
Газ в 1,5 раза тяжелее воздуха. Найдите относительную молекулярную массу газа.
-
Дано:
Решение
Mr (x) = D в(x) . Mr(возд.) = 1,5 . 29 = 44
Ответ: Mr (x) = 44
D в(x) = 1,5
Mr(возд.) = 29
Mr (x) = ?
Массы двух газов, взятых при одинаковых условиях, относятся как их молярные массы:
ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА: свойства химических элементов, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда атомных ядер.