Львівський коледж державного університету інформаційно-комунікаційних технологій

Розглянуто та схвалено на засіданні циклової комісії ________________________________ Протокол №__ від ___ _______ 2010 р. Голова циклової комісії ______ _____________

Затверджую Заступник директора з НВР ______________ Плешівський Я.М. «____» _____________ 2010 р.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

«Електроматеріали»

Склав викладач:

К.ф.-м.н. Трач І.Б.

м. Львів 2015р.

 

 

До основних понять, термінів, визначень хімії належать:

1. Атом – це складна мікроструктура, що складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів, які перебувають у постійному русі і їх рух описується законами квантової механіки.

В ядрі атомів містяться частинки, які називаються нуклонами і які перебувають в двох станах – протона і нейтрона. Зважаючи на це, в хімію введенні поняття нуклонне і протонне число.

2. Нуклонне число – це загальне число нуклонів в ядрі атома, тобто сума протонів (Z) і нейтронів (N). Нуклонне число позначають арабськими числами зверху ліворуч від символу елемента, наприклад

3. Протонне число – це кількість протонів в ядрі атома. Позначають протонне число арабськими числами знизу ліворуч від символу елемента, наприклад:

4. Хімічний елемент – це тип атомів із строго певним протонним числом. Хімічні елементи позначають відповідними символами, які є міжнародними.

Атоми деяких елементів можуть містити в ядрі різну кількість нейтронів за однієї і тієї самої кількості протонів. У зв’язку з цим введено поняття: ізотопи.

5. Ізотопи – це атоми хімічного елемента, що відрізняються між собою числом нейтронів в ядрі, а відтак і нуклонним числом. Наприклад: - Протій, - Дейтерій, - Тритій. В ядрі Протію нейтронів немає; в ядрі Дейтерію – 1; в ядрі Тритію – 2 нейтрони. Для кальцію відомі три ізотопи: , , .

Хімічні властивості елементів визначаються, в основному, протонним числом, тому хімічні властивості ізотопів незначно відрізняються між собою.

6. Молекула – це найменша частинка речовини, яка є носієм основних її властивостей. Отже, молекула – складова частина всіх речовин навколишнього світу. Залежно від типу атомів, які, сполучаючись, утворюють молекули, розрізняють речовини: прості і складні.

7. Проста речовина – це така, молекули якої утворені атомами одного елемента. Назву простої речовини записують з малої букви, наприклад натрій (Na), калій (К), хлор (Сl₂)

8. Складна речовина – це така, молекули якої утворені атомами різних елементів. Назву складної речовини також записують з малої букви, наприклад: вода (Н₂О), сульфатна кислота (H₂SO₄).

Деякі хімічні елементи можуть сполучатись між собою, утворювати декілька простих речовин. У зв’язку з чим у хімію введено поняття: алотропія та алотропи.

9. Алотропія – це властивість хімічних елементів утворювати декілька простих речовин, які відрізняються кількістю атомів у молекулі, а утворені прості речовини називаються алотропами. Наприклад: O₂, O₃; S₈, S₆, S₄, S₂.

Алотропи, маючи різну кількість атомів у молекулі, відрізняються між собою будовою молекули, а значить, і властивостями.

Під час хімічних реакцій відбуваються складні, різнопланові процеси, які, з метою спрощення, можна звести до приймання і віддачі електронів. У зв’язку з цим введено поняття: іон.

10. Іон – електронодефіцитний або електрононадлишковий атом або група атомів. Отже, іон – це заряджена частинка. Якщо атом або група атомів віддає електрони, то іон має заряд (+), якщо приймає – (-). Заряд іона позначають зверху праворуч від його символу арабськими числами із знаком (+) або (-) після числа, наприклад:

Заряд 1 прийнято не писати, а лише його знак (+) або (-)

Атоми елементів мають певну масу, яка дуже мала, виражається у межах 1,67*10^-27-3,4*10^-25кг. Оперувати такими надзвичайно малими числами незручно. Тому замість абсолютної маси атомів прийнято користуватись відносними величинами. За відносну одиницю маси атомів прийнята атомарна одиниця маси (а.о.м.)

11. Атомарна одиниця маси – це 1/12 частина маси ізотопу атома елемента Вуглецю . Абсолютна маса атома ізотопу Вуглецю становить 1,9926786*10^{-26 кг. Тобто абсолютна маса а.о.м. становитиме 1,9926786:12=1,6605655*10-27 кг. Цю масу прийняли за одиницю, еталон, з яким порівнюють маси атомів всіх інших елементів. Маючи одиницю відліку, можна визначити атомні і молекулярні маси всіх елементів.}

12. Атомна маса елемента – це маса атома елемента, виражена в а.о.м. Так, атомна маса атома Кисню 15,9994. це означає, що атом елемента Кисню важчий від 1/12 маси атома Вуглецю в 15,9994 раза.

13. Молекулярна маса речовини – це маса молекули цієї речовини, виражена в а.о.м., дорівнює сумі атомних мас елементів, що входять до складу молекули. Відтак молекулярна маса речовини є також величиною відносною, безрозмірною. Так, молекулярна маса води дорівнює 15,99994+2*1,0079=31,0148

Наступною, дуже важливою одиницею, яку широко використовують в хімічних розрахунках, є моль.

14. Моль – це одиниця кількості речовини, являє собою таку кількість цієї речовини, яка містить стільки структурних одиниць (молекул, атомів, іонів, електронів), скільки атомів міститься в 12 г ізотопу Вуглецю

Видатний італійський фізик і хімік Авогадро експериментально визначив, що 2 г ізотопу Вуглецю містить 6,023*10²³ атомів. Отже, моль молекул містить 6,023*10²³ молекул, моль атомів – 6,023*10²³ атомів, моль електронів – 6,023*10²³електронів. Число 6,023*10²³ називають числом Авогадро.

Для практичних розрахунків необхідно знати, яку масу має моль молекул, атомів. Тому введене поняття мольна (молярна) маса.

15. Мольна (молярна) маса – це маса одного моля, виражена в масових одиницях. Позначають буквою М, виражають у г/моль, кг/моль. Наприклад: М_О=15,9994 г/моль, М_О2=31,9988 г/моль, М_Н=1,0079 г/моль, М_Н2= 2,0158 г/моль.

Речовини реагують між собою не довільно, а в строго певних (еквівалентних) відношеннях. У зв’язку з цим у хімію введенні поняття: хімічний еквівалент елемента і речовини. За еталон прийнято 1 моль атомів Водню.

16. Хімічний еквівалент елемента – це така його кількість, яка реагує (взаємодіє) з 1 молем атомів елемента Водню або заміщає 1 моль його атомів у хімічній реакції. Розмірність – частики моля елемента.

Приклади

1. 2Н₂+О₂=2Н₂О

2. Н₂+О₂=Н₂О₂

3. Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂

У першій реакції хімічний еквівалент елемента Кисню дорівнює 0,5 моля елемента Кисню, у другій – 1,0 моль елемента Кисню. Хімічний еквівалент елемента Цинку дорівнює 0,5 моля елемента Цинку.

17. Хімічний еквівалент речовини – це така її кількість, яка взаємодіє в хімічній реакції з одним молем атомів елемента Водню або одним еквівалентом іншої речовини. Приклади:

1. H₂+Cl₂ =2HCl

2. NaOH+H₂SO₄=NaHSO₄+H₂O

3. 2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O

У реакції (1) хімічний еквівалент речовини хлору дорівнює 0,5 моля речовини хлору; в реакції (2) хімічний еквівалент речовини H₂SO₄ дорівнює 1,0 моль речовини H₂SO₄, в реакції (3) – 0,5 моля речовини H₂SO₄. отже розмірність хімічного еквівалента – частки моля. Таким чином поняття хімічний еквівалент елемента чи речовини прямо зв’язаний з реакцією, в якій бере участь цей елемент чи речовина. Тому говорити про хімічний еквівалент без вказівки, в якій реакції бере участь цей елемент чи речовина, не можна.

Хімічний еквівалент визначає мольні співвідношення між реагуючими речовинами. В інженерних розрахунках здебільшого оперують (користуються) масовими величинами. У зв’язку з тим введені поняття еквівалентна маса елемента і сполуки.

18. Еквівалентна маса елемента в речовині – це маса одного хімічного еквівалента елемента в речовині. Позначають Е, виражають в г/екв, кг/екв.

Еквівалентну масу елемента в речовині (Е_ел) визначають за формулою

Де М – мольна маса елемента, г\моль

В – ступінь окиснення елемента (без знака).

19. Еквівалентна маса речовини – це маса одного хімічного еквівалента сполуки. Визначають еквівалентну масу сполуки (Е_сп) за формулою

Де М – мольна маса елемента, г\моль

В, n – коефіцієнти, які залежать від природи речовини і реакції, в якій речовина бере участь.

Як відомо, є чотири класи неорганічних сполук: оксиди, гідроксиди, кислоти і солі. Отже, для кожного класу сполук значення величини В і n буде інше.