Ю.М. Коренев, В.П. Овчаренко - Общая и неорганическая химия (1114428), страница 3
Текст из файла (страница 3)
е. м. соответственно.Понятие «количество вещества» и, соответственно, единица егоизмерения – моль используются в большинстве химических расчетов. Этавеличина однозначно связана с массой, числом структурных единиц иобъемом (если это газ или пары) вещества. Если задано количествовещества, то эти величины легко рассчитать.N = ν ⋅ NAνm=ν⋅MV = 22,4л ⋅ ν (при н. у.)V ν ⋅ R ⋅TV=PМассовая доля вещества A в системе – отношение его массы к массевсей системы (часто эту величину выражают в %):mωA = A × 100%m11Глава IВсе задачи, связанные с расчетами по массовым долям, следует решать,используя эту формулу. Чтобы избежать досадных технических ошибок,рекомендуем при проведении расчетов сразу же % перевести в доли.Объемная доля компонента – отношение объема компонента к объемувсей системы:VAϕA =VсистемыМольная доля компонента – отношение количества вещества (моль)компонента A к общему количеству молей всех компонентов системы:λA =νAν системыЗакон сохранения энергии – энергия не возникает из ничего и неисчезает бесследно, но отдельные ее виды могут переходить друг в другапо строго определенным эквивалентным соотношениям.Так, если энергия химических связей в продуктах реакции больше, чемв реагентах, то освобожденная энергия выделяется в виде тепла, света, либоза счет нее произойдет работа (например, взрыв или движение поршня).Закон сохранения массы (М.
В. Ломоносов, 1748 г.) – масса всехвеществ, вступивших в реакцию, равна массе всех продуктов реакции.С точки зрения атомно-молекулярного учения закон сохранения массыобъясняется так: в результате химических реакций атомы не исчезают и невозникают, а происходит их перегруппировка. Так как число атомов дореакции и после остается неизменным, то их общая масса также неизменяется.На основании этого закона проводятся все расчеты по уравнениямхимических реакций.Закон постоянства состава (Пруст, 1806 г.) – каждое химическоесоединение имеет вполне определенный и постоянный состав.Как следствие из этого закона вытекает, что состав химическогосоединения не зависит от способа его получения.Вещества, состав которых подчиняется этому закону, получилиназвание дальтониды. Вещества, состав которых зависит от способаполучения, называются бертоллидами (например, оксиды переходныхметаллов).Закон кратных отношений (Дальтон) – если два элемента образуютмежду собой несколько соединений, то массовые количества одногоэлемента, соединяющиеся с одним и тем же массовым количествомдругого, относятся между собой как небольшие целые числа.12Основные понятия и определенияЗакон Авогадро (1811 г.) – в равных объемах различных идеальныхгазов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержитсяодинаковое число молекул.Следствия из закона Авогадро1°.
1 моль любого идеального газа при одинаковых условиях(температуре и давлении) занимает один и тот же объем.При нормальных условиях (н. у.):- t = 0°C (T = 273 K)- p = 101325 Па = 101,325 кПа = 1 атм = 760 мм рт. ст.- молярный объем любого идеального газа равен 22,4 л/моль(22,4 ⋅ 10–2 м3).2°. Плотности идеальных газов при одинаковых условиях (температуреи давлении) прямо пропорциональны их молярным массам:m νM== const ⋅ M,VVт.
к. из закона Авогадро следует, что при одинаковых условиях ( p и t) длялюбых идеальных газов отношение ν / V = const.Для газов вводят понятие относительной плотности одного газа подругому. DA(X) – относительная плотность газа Х по газу А:ρ=DA(X) =ρX MX=ρA MAпри рX = рA и tX = tA.1.3. Химические символы и формулыВ химии, как и в каждой науке, есть своя система условных знаков,знание которой необходимо для понимания этого предмета.Химическая символика – это своеобразный алфавит, с помощьюкоторого записывают «слова» – формулы соединений и «фразы» –уравнения химических реакций, в той или иной мере отражающие реальнопроисходящие процессы.Еще в средневековье известные тогда химические элементыобозначали условными символами, такими же, какие использовали дляобозначения небесных тел.
Дело в том, что, по представлениям алхимиков,каждому из известных в то время элементов соответствовало свое небесноетело.Некоторые представления алхимиков отражены в стихотворной форме:Семь металлов создал свет –По числу семи планет.Дал нам космос на добро:Медь, железо, серебро,Злато, олово, свинец,Сын мой, сера – их отец.13Глава IИ спеши, мой сын, узнать:Всем им ртуть – родная мать.Обозначения небесных тел и «соответствующих» им химическихэлементов, принятые в средние века, представлены в таблице 4.Таблица 4Символы химических элементов, принятые в средние векаЭлементЗолотоСереброЖелезоМедьРтутьСвинецОловоНебесноетелоСолнцеЛунаМарсВенераМеркурийСатурнЮпитерСимволБезусловно, такие символы для обозначения химических элементовбыли не очень удобны.
Более того, к 1800 году было известно около 34химических элементов (правда, некоторые еще не были выделены какпростые вещества, а были известны преимущественно в виде оксидов), ииспользование подобной символики стало невозможным.Д. Дальтон предложил другие обозначения химических элементов,ниже приведены некоторые примеры этой символики:Таблица 5Символы химических элементов, предложенные Д. ДальтономВодородАзотУглеродКислородСераФосфорЖелезоМедьСвинецКак видно из этих примеров, в некоторых случаях Дальтон использовалначальные буквы английских названий элементов (например: железо – Iron,медь – Copper, свинец – Lead), обведенные кружком. Известный шведскийхимик XIX столетия Йенс Якоб Берцелиус, внесший большой вклад вразработку атомистической теории Дальтона, предложил совершенноновую символику для обозначения химических элементов. Он решил, чтокаждому химическому элементу должен соответствовать свой особый знак,который одновременно был бы и символом химического элемента иобозначал бы один атом.
В качестве такого символа было предложеноиспользовать начальную букву латинского названия элемента (например,водород – Hidrohenium – символ H, сера – Sulfur – S и т. п.). В тех случаях,когда названия двух элементов начинаются с одной и той же буквы,добавлялась вторая буква, входящая в название этого элемента, например,C – углерод, Cu – медь, Cd – кадмий. Так появились символы химическихэлементов, которыми пользуются во всем мире и поныне.Некоторые элементы (например, железо, золото, свинец) известны сглубокой древности, и их названия имеют историческое происхождение.14Основные понятия и определенияВ основу названий элементов, открытых за последние 300 лет, былиположены различные принципы: по минералу, из которого впервые былвыделен этот элемент, например, бериллий (по названию минерала –берилла), по названию страны – родины первооткрывателя, например,германий (нем.
химик К. Винклер) в честь Германии, по некоторымсвойствам, например, хлор (от греч. χλωροσ – зеленый), фосфор (от греч.ϕωσ – свет, ϕερω – несу). Искусственные элементы получили свои названияв честь известных ученых, например, менделевий, эйнштейний.Если символ химического элемента мысленно вписать в квадрат, тоуглы этого квадрата используют, при необходимости, для дополнительнойинформации:массовое число изотопазаряд ионаЭПорядковый номер элемента(заряд ядра)число атомов элементав соединенииС помощью химических символов элементов записывают химическиеформулы веществ. Например, формула серной кислоты H2SO4 показывает,что молекула этого соединения состоит из двух атомов водорода, одногоатома серы и четырех атомов кислорода.
Используя химические формулы,записывают уравнения химических реакций, например:C + O2 = CO2HCl + NaOH = NaCl + H2OВ левую часть уравнения записывают вещества, вступающие вхимическую реакцию (исходные вещества), а в правую – вещества,образующиеся в результате реакции (продукты реакции), причем числоатомов каждого элемента в левой части уравнения должно быть равночислу атомов этого элемента в правой части (закон сохранения массывеществ).Любая химическая формула – это условная запись, которая несетопределенную информацию о данном веществе, и в зависимости от того,какую информацию хотят сообщить, пользуются различными формулами.1°.
Молекулярная формула (или брутто-формула) отражает толькокачественный и количественный состав соединения, т. е. показывает, атомыкаких элементов и в каком количестве входят в состав данного вещества, иничего не говорит о его строении, например:H2OводаCH4C2H4метанэтиленNH3аммиак2°.
Графическая формула (ее ошибочно часто называют структурнойформулой) дает дополнительную информацию: кроме качественного иколичественного состава она показывает, в какой последовательности15Глава Iатомы связаны друг с другом, а также указывает кратности связей (простая,двойная, тройная):OOHSH-O-HHOHHCuOOOHNHHОднако эти формулы ничего не говорят о структуре молекул, т.
е. неотражают относительное расположение атомов в пространстве.3°. Электронная формула несет дополнительную информацию посравнению с графической (хотя, по сути, очень на нее похожа) –показывает, какие из валентных электронов участвуют в образованиисвязей, а также наличие неспаренных электронов и неподеленныхэлектронных пар:••••H ו N ו HH ו O ו H•×••H4°. Структурная формула изображается в масштабе, всоответствующей проекции, дающей объемное представление о молекуле ипоказывает относительное расположение атомов в пространстве.
Принеобходимости к структурным формулам прилагаются таблицы, в которыхуказывают длины связей (расстояния между центрами связанных атомов) ивалентные углы (углы между связями).5°. Возможно использование и других вариантов формул для передачисоответствующей информации о молекуле или облегчающих восприятиеинформации, например••••H−O −HH − N− H|••BF3Hпоказывает наличие свободной орбиталиЗадачи с разбором1. Сколько атомов водорода содержится в 1 л водорода при н. у.?Решение. Т. к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
