Тема 3. 05. Организация материи на химическом уровне

 

Химический элемент -совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

Атом - наименьшая частица вещества (химического элемента), являющаяся носителем его свойств. Каждому элементу соответствует определенный род атомов, обозначаемых символом элемента (например, атом водорода Н; атом углерода С; атом железа Fe и т.д.). Атомы могут существовать как в свободном состоянии (в газе), так и в виде химических соединений — молекул. Связываясь непосредственно или в составе молекул, атомы образуют жидкости и твердые тела.

Изото́пы (от греч. ισος — «равный», «одинаковый», и τόπος — «место») — разновидности атомов (и ядер) одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре. Название связано с тем, что изотопы находятся в одном и том же месте (в одной клетке) таблицы Менделеева.

Эволюция представлений о строении атома – эволюция развивалась по следующей схеме: мельчайшая неделимая частичка вещества – мельчайшая частичка сложного строения (модель Томпсона) – квантово – механическая модель – квантовые представления.

Квантовомеханическая модель строения атома – теория Бора: электроны в атоме движутся по круговым орбитам вокруг ядра и при этом не излучают энергии, при переходе электрона с одной орбиты на другую атом излучает или поглощает энергию в виде кванта hν = E_{m 1} – E_{m 2}, где E_m – энергия электрона на соответствующем уровне.

Молекула как квантово-химическая система молекула - система, состоящая из взаимодействующих электронов и ядер, может находиться в различных состояниях и переходить из одного состояния в другое вынужденно (под влиянием внешних воздействий) или самопроизвольно. Для всех молекул данного вида характерна некоторая совокупность состояний, которая может служить для идентификации молекул.

Вещество -вид материи, которая обладает массой покоя.

Катализаторы – вещества, ускоряющие скорость химических реакций.

Биокатализаторы (ферменты) – сложное органическое вещество белковой природы, содержащееся в животных и растительных организмах и в миллионы раз ускоряющее химические процессы в них.

Полимеры – вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев.

Мономеры – повторяющиеся звенья полимеров.

Периодическая система -классификация химических элементов, позволяющая выявить зависимость их различных свойств от числа протонов в атомном ядре.

Периодический закон Д. И. Менделеева – физико - химические свойства элементов являются периодической функцией их атомных весов.

 

Тема 3.06. Процессы на химическом уровне организации материи

Химический процесс – процесс взаимодействия атомов и молекул, сопровождающийся изменением состава и(или) строения.

Тепловые эффекты процессов (экзо-, эндотермические):

Химический процесс, сопровождающийся выделением энергии называется экзотермическим, если энергия поглощается, то процесс называется эндотермическим.

Понятие о химической кинетике – наука, изучающая скорости и механизмы химических реакций.

Факторы, влияющие на реакционную способность веществ: влияние концентрации - закон действующих масс -при установившемся хим. равновесии между реагентами и продуктами реакции выполняется равенство , где μ_i - хим. потенциал i-го компонента системы, ν_i - eгo стехиометрический коэффициент (для реагентов он отрицательный, для продуктов реакции - положительный).

Факторы, влияющие на реакционную способность веществ: влияние температуры -правило Вант-Гоффа -при увеличении температуры на 10 градусов скорость реакции удваивается.

Энергия активации (энергетический барьер реакции) -минимальное количество энергии, которую требуется сообщить системе (в химии выражается в джоулях на моль), чтобы произошла реакция.

Факторы, влияющие на реакционную способность веществ: катализ – возбуждение химических реакций или скорости их протекания посредством добавления особых веществ катализаторов, не участвующих непосредственно в реакции, но изменяющих ход ее протекания.

Понятие об автокатализе – ускорение реакции, обусловленное накоплением промежуточного или конечного продукта, обладающего каталитическим действием для данной реакции (т. е. из – за образующегося в процессе реакции катализатора).

Катализ ферментативный – ускорение химических реакций в живых клетках специальными белками – ферментами.

Эволюционная химия - под эволюционными проблемами следует понимать проблемы синтеза новых сложных, высокоорганизованных соединений без участия человека.

Динамическое равновесие (химическое и фазовое) -является одним из основных случаев термодинамического равновесия и включает в себя условия равенства температуры всех частей системы (термического равновесие), равенства давления во всем объеме системы (механическое равновесие) и равенство химических потенциалов каждого компонента во всех фазах системы, что обеспечивает равновесное распределение компонентов между фазами.

Принцип Ле Шателье – если к равновесной системе, находящейся при постоянном давлении, подводить теплоту, то равновесие сместится в сторону поглощения теплоты; и наоборот, если отводить теплоту из равновесной системы, то равновесие сместится в сторону выделения теплоты.