Основные классы неорганических соединений: оксиды, гидроксиды, соли.

Тема № 1 Роль химии в современном мире. Основные законы химии

Определение химии как науки . Значение химии в изучении природы и развитии техники. Основные понятия и определения: молекула, атом, химический элемент.

Химия — наука о веществах, их строении, свойствах и превращениях. В широком понимании, вещество — это любой вид материи, обладающий собственной массой, например элементарные частицы. Хотелось бы отметить, что познание химии, как одной из важнейших фундаментальных естественных наук, прежде всего необходимо для вас — для еще продолжающих развитие и формирование организмов — так как химические знания играют очень важную роль в построении и развитии не только научного мировоззрения, но и образного, творческого мышления. Важную роль играет химия в жизни каждого человека, в его практической деятельности. Особенно велико значение науки о веществе в технике: в настоящее время не существует ни одной отрасли техники и технологии, где не используются химические вещества и не осуществляются химические процессы.Приведем несколько актуальных направлений применения химии:1. Получение электроэнергии, путем преобразования химической энергии природного топлива;2. Получение топлива;3. Получение металлов;4. Получение синтетических материалов: пластмасс, каучуков, волокон, пленок, термостойких пластиков, композиционных полимеров;5. Получение материалов с особыми свойствами для новой техники (телевизионной техники, систем связи и информационных систем): сверхчистых, сверхтвердых, сверхпроводящих, жаростойких и т.п. Такие материалы поставляет современная химическая промышленность, поэтому можно понять важность изучения химии для любой специальности;6. Получение продуктов питания;7. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур и экономия сельскохозяйственного сырья;8. Охрана окружающей среды: разработка методов обнаружения и количественного определения вредных примесей, создание безотходных или малоотходных производств, разработка способов обезвреживания и утилизации промышленных и бытовых отходов и т.п. Молекула - Электрически нейтральная частица, образованная из двух или более связанных ковалентными связями атомов. В физике к молекулам причисляют также одноатомные молекулы, то есть свободные атомы. Атом - частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атомы состоят из ядра и электронов (точнее электронного «облака»). Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Количество нейтронов в ядре может быть разным: от нуля до нескольких десятков.Химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым зарядом атомных ядер и одинаковым числом электронов в атомной оболочке. Атомное ядро состоит из протонов, число которых равно атомному номеру элемента, и нейтронов, число которых может быть различным^[1]. Каждый химический элемент имеет своё латинское название и химический символ, состоящий из одной или пары латинских букв, регламентированные ИЮПАК и приводятся, в частности, в таблице Периодической системы элементов Менделеева. Формой существования химических элементов в свободном виде являются простые вещества (одноэлементные)^[3]. Необходимо различать химические элементы (абстрактные объекты, описываемые через свои характеристики) и соответствующие им материальные объекты — простые вещества (обладающие определёнными физико-химическими свойствами)^[4].

Основные законы химии: закон сохранения массы и энергии, закон постоянства состава, закон кратных отношений, закон эквивалентов.

Закон сохранения массы и энергии.

Это объеди­ненный закон. В него входят два закона.

I. Закон сохранения массы: Масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе продуктов реакции.

Этот закон был открыт М. В. Ломоносовым 1748 г. и дополнен А. Л. Лавуазье в 1789 г.

В процессе реакции сохраняется масса каждого 1 элемента.

Этот закон позволяет составлять уравнения химиче­ских реакций и осуществлять расчеты на их основе. Он не является абсолютным (см. ниже). Абсолютным явля­ется закон сохранения энергии.

2.Закон сохранения энергии: Энергия не возникает из ничего и не исчезает, а только переходит из одного вида в другой.

Этот закон — результат работ А. Эйнштейна. Он ус­тановил связь между энергией и массой вещества (1905 г.):

Е = тс2, (6)

где с — скорость света в вакууме, равная -300 000 км/с. Поскольку в результате химической реакции выде­ляется или поглощается энергия, то, в соответствии с уравнением Эйнштейна, изменяется и масса веществ. Однако это изменение столь мало, что на практике не учитывается (так называемый дефект массы).

Закон постоянства состава (Ж. Л. Пруст, 1801).Соотношение между массами химических элементов, входящих в состав данного соединения, есть величина постоянная, не зависящая от способа его получения.

Закон кратных отношений (Дж. Дальтон, 1803).

Если два элемента образуют друг с другом несколько химических соединений, то массы одного из элементов, приходящиеся на определенную массу другого, относятся друг к другу как небольшие целые числа.ПРИМЕР.В оксиде углерода (II) СО: М(С)/М(О) = 12/16 = 3/4, в оксиде углерода (IV) СО₂: М(С)/М(2О) = 12/32 = 3/8. Следовательно, мас­сы углерода, приходящиеся на определенную массу кислорода, в этих соединениях относятся, как:³/₄:³/₈=2:1

Закон эквивалентов: Все вещества реагируют и образуются в эквивалентных соотношениях.Эквивалентное соотношение означает одинаковое число моль эквивалентов. Т.о. закон эквивалентов можно сформулировать иначе: число моль эквивалентов для всех веществ, участвующих в реакции, одинаково.

Основные газовые законы. Закон Авогадро. Моль. Мольный объем.

Закон Бойля Мариотта - При постоянных температуре и массе газа произведение давления газа на его объем постоянно

Закон Гей Люссака — при постоянном давлении объем постоянной массы газа пропорционален абсолютной температуре

Закон Шарля - при постоянном объеме давление газа изменяется прямопропорционально абсолютной температуре

Закон Авога́дро — закон, утверждающий, что в равных объемах различных газов, взятых при одинаковых температурах и давлениях, содержится одно и то же число молекул

Моль — единица измерения количества вещества в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ

Моля́рный объём Vm — объём одного моль вещества (простого вещества, химического соединения или смеси); величина, получающаяся от деления молярной массы M вещества на его плотность ρ: таким образом, Vm = M/ρ.

Основные классы неорганических соединений: оксиды, гидроксиды, соли.

Оксиды- вещества, состоящие из какого-либо элемента и кислорода: Э_nO_m. Различают солеобразующие и несолеобразующие оксиды. Гидроксиды - соединения, в состав которых входят элемент (Э), кроме фтора и кислорода, и гидроксогруппа OH. Общая формула гидроксидов – Э(OH)n. Это, по существу, гидратные формы оксидов, поэтому их тоже три соответствующих типа: оснóвные (основания), кислотные (кислородсодержащие кислоты) и амфотерные.Соли - продукты полного или частичного замещения атомов водорода у кислот (или амфотерных гидроксидов) на атомы металлов или продукты замещения гидроксогрупп у оснований (или амфотерных гидроксидов) на кислотные остатки. По составу соли делят на средние (K2SO3, Mg(NO3)2 и т.д.), кислые (NaHCO3, КH2PO4 и т.д.) и оснóвные (CuOHNO3, Fe(OH)2Cl и т.д.).