Химические явления. Место химии в ряду естественных наук.

Химические явления. Место химии в ряду естественных наук.

Химия- наука о строении, свойствах в-в, их превращениях и сопровождающих явлениях.

Главные задачи совр. Химии: 1.исследование строения в-ва, развитие теории строения и св-в молекул и материалов;2.получение новых в-в с заданными св-вами;3.анализ;

Химические явления - явления, при которых одни вещества превращаются в другие, отличающиеся от исходных составом и свойствами, и при этом не происходит изменения состава ядер атомов.

 

Основные понятия химии (химический элемент; атом; молекула и фаза; простое и сложное вещество; мономеры, олигомеры и полимеры).

Химический элемент — совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

Атом — наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств.

Молекула — наименьшая частица индивидуального вещества способного к самостоятельному существованию и обладающая его осн. Свойствами

Фаза - отдельная часть системы, отделенная от других ее частей хотя бы одной поверхностью раздела..

Вещество – это вид материи, имеющий массу покоя.

Простые вещества́ — вещества, состоящие исключительно из атомов одного химического элемента. Известно свыше 400 простых веществ.Могут быть металлами (Na, Mg, Al,) и неметаллами (H2, N2, Br2).

Сложные вещества — это химические вещества, которые состоят из атомов двух или более химических элементов.

Мономер — это небольшая молекула, которая может образовать химическую связь с другими мономерами и составить полимер.

Олигомер — молекула в виде цепочки из небольшого числа одинаковых составных звеньев. Этим отличаются от полимеров, в которых число звеньев не ограничено. Свойства олигомеров сильно зависят от изменения кол-ва повторяющихся звеньев в молекулах; с момента, когда хим. св-ва перестают изменяться с увеличением длины цепочки, вещество называется полимером.

Полимеры — называется органическое вещество, длинные молекулы которого построены из одинаковых многократно повторяющихся звеньев — мономеров полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и т. п.

Закон сохранения материи. Закон сохранения массы. Неорганические вещества с молекулярной структурой (дальтониды) и немолекулярной (бертоллиды)

Закон сохранения энергии- количество тепла полученного системой идет на приращение ее внутренней энергии и совершении работы Q=▲U+Á полную энергию собственного тела можно определить как E=mc²

При любых взаимодействиях имеющих место в изолированной системе, энергия этой системы остается постоянной и возможны лишь переходы из одного вида энергии в др.

Закон сохранения массы (Ломоносов 1748-1756) - массы вступивших в реакцию веществ равны массе веществ образованных в результате реакции. CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O (1моль+2моль=1моль+2моль)

Закон постоянства состава (Ж.Л. Пруст) — любое химически индивидуальное соединение независимо от способа его получения имеет один и тот же количественный состав..

Бертоллиды — соединения переменного состава, не подчиняющиеся законам постоянства состава.(карбиды (CaC2), нитриды (MgN2), твердые растворы Ме и НеМе)

(Fe_0,98O÷ Fe_0,89O)

Дальтониды — научный термин, которым обычно обозначают вещества постоянного качественного и количественного состава, который не зависит от способа получения.

(NH₃ 1моль N приходиться 3моль H)

 

Закон постоянства состава, закон постоянства свойств, закон кратных отношений, закон эквивалентов.

Закон постоянства состава (Ж.Л. Пруст) — любое химически индивидуальное соединение независимо от способа его получения имеет один и тот же количественный состав..

Закон кратных отношений (Дж. Дальтон, 1803) - если два элемента образуют между собой несколько различных соединений, то на одну и ту же массу одного из них определяется, такие массы другого, которые связаны друг с другом простыми целыми числами. CO₂(12:32) CO(12:16)

Закон эквивалентов (Рихтер) - все вещества реагируют друг с другом в эквивалентных количествах.

Эквивалент - реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим способом эквивалентна одному иону водорода. Э=А/В Э_соед.=М/(модуль суммы степени окисл.)

 

Основные классы химических соединений. Кислотно-основные свойства веществ (оксиды, гидроксиды). Явление амфотерности.

Классы химических соединений:

1.Оксиды: солеобразующие [основные, кислотные, амфотерные]и несолеобразующие.

2.Гидроксиды: основания, кислоты, амфотерные гидроксиды, безкислородные кислоты.

3.Соли: кислые, нормальные, основные.

Оксиды - состоят из элемента и кислорода, в которых нет хим. Связанных атомов кислорода.

Гидроксиды – в-ва, содержащие гидроксогруппы ОН.

Соли - продукты замещения атомов водорода в кислоте атомами металлов.

Кислотно-основные свойства оксидов

Кислотно-основные: SO₃ — типичный кислотный оксид

При взаимодействии с водой образует серную кислоту:

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

с основаниями:

2KOH + SO₃ → K₂SO₄ + H₂O,

основными оксидами:

CaO + SO₃ → CaSO₄

c амфотерными оксидами:

3SO₃ + Al₂O₃ → Al₂(SO₄)₃.

Амфотерные (ZnO, Al₂O₃,Cr₂O₃,MnO₂)

1.Взаимодействуют как с кислотами, так и с основаниями.

ZnO+2HCl=ZnCl₂+H₂O

ZnO+2NaOH+H2O=Na₂[Zn(OH)₄]

Кислотно-основные свойства гидроксидов

с кислотами

KOH+HCl=KCl+H₂O

с кислотными оксидами

2KOH+CO₂=K₂CO₃+ H₂O не характерны

с амфотерными оксидами

2KOH+ZnO=K₂ZnO₂+H₂O не реагируют

с солями, если образуется малорастворимая соль или малорастворимое основание

NaOH+CuCl₂=Cu(OH)₂=2NaCl не реагируют

Амфотерные гидроксиды (Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Be(OH)₂, Fe(OH)₃

Взаимодействуют с кислотами и щелочами:

Zn(OH)₂+2HCl=ZnCl₂+2 H₂O

Al(OH)₃+NaOH=Na[Al(OH)₄

Амфотерность — способность некоторых соединений проявлять в зависимости от условий как кислотные, так и основные свойства.

Al₂O₃+CaO=CA(AlO₂)₂ и Al₂O₃+3P₂O₃=2Al(PO₂)₃

 

Электронное облако: форма и ориентация в пространстве. Энергетические состояния электрона в атоме водорода

Электронное облако — область пространства, в которой может находиться е.

Электронное облако характеризует состояние движения e в различных областях пространства. Электронное облако не имеет резко очерченных в пространстве границ. Область пространства, в которой e находится с вероятностью max 95% - называется орбиталь.

 

Понятие энергетического уровня и подуровня. Спиновое квантовое число.

Совокупность электронов с одинаковым значением главного квантового числа – уровень энергии.

Энергетический уровень — возможные значения энергии квантовых систем, т.е. систем, состоящих из микрочастиц (электронов, протонов и других элементарных частиц, атомных ядер, атомов и т. д.) и подчиняющихся законам квантовой механики. Характеризует определённое состояние системы. Различают электронные и внутриядерные энергетические уровни.

Подуровень энергии – это совокупность электронов с одинаковым значением главного и побочного квантового числа.

S- спиновое квантовое число. S:+1/2;-1/2. spin-вращение. spin- собственный механический момент движения. + и – значения связаны с направлением, обозначается ‹Œ.

Спин — собственный момент импульса (или магнитный момент) элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Спином называют также собственный момент импульса атомного ядра или атома; в этом случае спин определяется как векторная сумма спинов элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментов этих частиц, обусловленных их движением внутри системы.

 

 

R-расстояние атомов H

а) При совпадении спинов сближение атомов приводит к непрерывному возрастанию энергии, в этом случае идет затрата энергии и поэтому такой процесс оказывается энергетически не выгодным и ХС – не возникает.

б) При противоположно направленных спинов сближение атомов до некоторого расстояния сопровождается понижением Е.

 

Основные понятия МВС

1) Полярную и неполярную связи описывает МВС, каждая единичная связь образуется парой электронов с противоположными спинами. Эта пара локализована между взаимодейств. атомами.

2) При образовании связи электронные облака, перекрываются

и чем ↑ область перекрывания, тем прочнее связь.

3)Ковал.связь насыщенна (взаимодействующие друг с другом атомы строго определенного кол-ва в соответствии с их валентностью) и направлена (можно указать область перекрывания атомных орбиталей).

Недостатки МВС

1)Не описывает ионную и металлическую связи, а только ковалентную.

2)Неверно описывает некоторые молекулы.

Диаграмма состояния воды.

Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение зависимости между величинами характеризующими состояние системы и фазовыми превращениями в системе.

Диаграмма показывает те состояния воды, которые термодинамически устойчивы при определенных значениях температуры и давления. Поля между линиями соответствуют однофазному состоянию в-ва, а сами линии- равновесие двух фаз. Кривая ВО: переход из ТВ в жидкое (плавление /кристаллизация). Кривая ОС: жидк в пар (кипение/ испарение). Кривая ОА: пар в ТВ (возгонка/ сублимация). Точка О- тройная точка-все три состояния уравновешены.

 

Уравнение Нернста.

Уравнение Нернста — уравнение, связывающее окислительно-восстановительный потенциал системы с активностями веществ, входящих в электрохимическое уравнение, и стандартными потенциалами окислительно-восстановительных пар.

 

где — универсальная газовая постоянная; — абсолютная температура; — постоянная Фарадея, равное; — число электронов, участвующих в процессе.

 

 

Методы защиты от коррозии

Коррозия - это процесс самопроизвольного разрушения Me при химическом или электрохимическом взаимодействии с окружающей средой

Защита от коррозии

1)Использование коррозионно стойких сплавов и сталей

2)Защита поверхности Me при помощи покрытий(лаки, краски)

3)Покрытие металла более активным металлом, который будет выполнять роль анода

4)покрытие металла менее активным металлом при условии что покрытие будет сплошным(золочение, хромирование)

Электролиз и его законы

Электролиз -совокупность процессов происходящих при прохождении постоянного электрического тока через электрохимическую систему, состоящую из двух электродов и расплава или раствора электролита.

При электролизе химическая реакция осуществляется за счет энергии электрического тока. На катоде будут восстанавливаться окисленные формы электрохимических систем, имеющих наибольший электродный потенциал, а на аноде будут окисляться восстановленные формы систем с наименьшим электродным потенциалом

Законы электролиза

1)масса образовавшегося в результате электролиза вещества пропорциональна количеству прошедшего через раствор электричества

2)при электролизе различных химических соединений равные количества электричества приводят к электрохимическому превращению эквивалентных количеств вещества

 

Химические явления. Место химии в ряду естественных наук.

Химия- наука о строении, свойствах в-в, их превращениях и сопровождающих явлениях.

Главные задачи совр. Химии: 1.исследование строения в-ва, развитие теории строения и св-в молекул и материалов;2.получение новых в-в с заданными св-вами;3.анализ;

Химические явления - явления, при которых одни вещества превращаются в другие, отличающиеся от исходных составом и свойствами, и при этом не происходит изменения состава ядер атомов.

 

Основные понятия химии (химический элемент; атом; молекула и фаза; простое и сложное вещество; мономеры, олигомеры и полимеры).

Химический элемент — совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

Атом — наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств.

Молекула — наименьшая частица индивидуального вещества способного к самостоятельному существованию и обладающая его осн. Свойствами

Фаза - отдельная часть системы, отделенная от других ее частей хотя бы одной поверхностью раздела..

Вещество – это вид материи, имеющий массу покоя.

Простые вещества́ — вещества, состоящие исключительно из атомов одного химического элемента. Известно свыше 400 простых веществ.Могут быть металлами (Na, Mg, Al,) и неметаллами (H2, N2, Br2).

Сложные вещества — это химические вещества, которые состоят из атомов двух или более химических элементов.

Мономер — это небольшая молекула, которая может образовать химическую связь с другими мономерами и составить полимер.

Олигомер — молекула в виде цепочки из небольшого числа одинаковых составных звеньев. Этим отличаются от полимеров, в которых число звеньев не ограничено. Свойства олигомеров сильно зависят от изменения кол-ва повторяющихся звеньев в молекулах; с момента, когда хим. св-ва перестают изменяться с увеличением длины цепочки, вещество называется полимером.

Полимеры — называется органическое вещество, длинные молекулы которого построены из одинаковых многократно повторяющихся звеньев — мономеров полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и т. п.