Дисциплина «Химия» Преподаватель: Андросюк Евгения Романовна канд. хим. наук, доцент кафедры «Общая и неорганическая химия» Дисциплина «Химия» Преподаватель: Андросюк Евгения Романовна канд. хим. наук, доцент кафедры «Общая и неорганическая химия»

ЗАНЯТИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ХИМИЯ» ВКЛЮЧАЮТ: – лекции (9 лекций); – 8-9 лабораторно-практических занятий (корпус на ВГТЗ); – 7 индивидуальных домашних заданий (ИДЗ); – 1 семестровое задание.

Файловое хранилище кафедры ОНХ Имя: onh Пароль: guest В файловом хранилище: - методические указания к лабораторным занятиям по химии ; - индивидуальные домашние задания по темам; - семестровое задание; - техника безопасности по работе в химической лаборатории; - другая информация

Лекция 1 Основные понятия и законы ХИМИИ

ХИМИЯ ХИМИЯ - наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях друг в друга. ***************** ***************** В результате химических процессов возникают новые вещества с новыми физическими и химическими свойствами. В результате химических процессов возникают новые вещества с новыми физическими и химическими свойствами.

Например, Например, молекулярная форма: молекулярная форма: HCl + NaOH = NaCl + Н 2 O HCl + NaOH = NaCl + Н 2 O кислота щелочь соль вода кислота щелочь соль вода ионно-молекулярная форма (полная): ионно-молекулярная форма (полная): H + +Cl ¯+Na + +OH ¯= Na + + Cl ¯+Н 2 O H + +Cl ¯+Na + +OH ¯= Na + + Cl ¯+Н 2 O кислота щелочь соль вода кислота щелочь соль вода ионно-молекулярная форма (сокращенная): ионно-молекулярная форма (сокращенная): H + + OH ¯ = Н 2 O H + + OH ¯ = Н 2 O

ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ. ЗНАКИ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Объектом изучения в химии являются химические элементы. Химический элемент Химический элемент – вид атомов, имеющих одинаковый заряд ядра. Атом Атом – наименьшая частица химического элемента, обладающая всеми его химическими свойствами.

118 Каждый из элементов имеет определённый химический знак, или символ и определённое название. Химические элементы представлены в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева (ПСЭ). В настоящее время известно о существовании 118 химических элементов. Последний элемент, встречающийся в природе – уран U. Все стоящие за ним получены искусственно – в лабораториях.

В названиях некоторых хим. элементов отражены их важные свойства, например: водород Н - рождающий воду, кислород О - рождающий кислоты, фосфор Р - несущий свет. Часть хим. элементов названа в честь планет: селен Se (Селена - Луна), теллур Te (Теллурис - Земля), плутоний Pu, нептуний Np, уран U.

Многие химические элементы названы в честь государств, частей света, населённых пунктов: полоний Po (Польша), рутений Ru (Рутения - Россия), франций Fr, Европий Eu и т. д. В некоторых названиях увековечены имена учёных физиков и химиков: курчатовий Ku, эйнштейний Es, менделевий Md, нобелий No и т.д.

Молекула Молекула – наименьшая частица индивидуального вещества, способная к самостоятельному существованию, обладающая его основными химическими свойствами. Молекулы могут быть: Молекула Одно- атомные Fe, Cu, Не Многоатомные Многоатомные H 2 O, H 2 SO 4 Двух- атомные Н 2, KCl, CuS

Простые и сложные вещества Вещества Простые Сложные Fe, Cu, H 2, O 3, Р 4 и др. KCl, CuS, H 2 O, H 2 SO 4 и др. Простые вещества Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента. Сложные вещества Сложные вещества – из атомов разных химических элементов.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ФОРМУЛИРОВКИ m атома A r = 1/12 m( 12 C) Абсолютная атомная масса m - истинная масса атома элемента, г. Относительная атомная масса элемента - величина, показывающая во сколько раз масса атома данного элемента больше 1/12 массы атома изотопа углерода 12 С. m атома A r = 1/12 m( 12 C)

Относительная молекулярная масса - Относительная молекулярная масса - величина, показывающая во сколько раз масса молекулы вещества больше 1/12 массы атома изотопа углерода 12 С. m молекулы М r = 1/12 m( 12 C) Например, М r (Н 2 О) = 18 у.е.

Моль Моль - это количество вещества, содержащее столько же структурных образований (атомов, ионов, молекул и т.п.), сколько содержится атомов углерода в 12 г изотопа углерода 12 C (т.е число Авогадро N А 6,02 ٠ 10 23, моль 1 ).

Молярная масса Молярная масса - масса 1 моля вещества - численно равна его относительной молекулярной (атомной) массе, М, г/моль Например, М r (Н 2 О) = 18 у.е. М (Н 2 О) = 18 г/моль

Эквивалент Н + ē Эквивалент - это реальная или условная химическая частица, которая может присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим образом эквивалентна одному иону водорода Н + в кислотно-основных реакциях или одному электрону ē в ОВР: ē = Н + Н - ē = Н + 1 экв. 1 экв. 1 экв. 1 экв. 1 экв. 1 экв.

Эквивалент рассчитывается: а) для элемента W - валентность элемента

: б) для кислоты: : в) для основания:

г) для соли д) для оксида где m - число атомов кислорода

Эквивалентная масса Эквивалентная масса - это масса 1 моль (6,02 х ) эквивалентов. Эквивалентная масса вещества рассчитывается: М э = Э ٠ М а) для элемента

б) для кислоты в) для основания

г) для соли д) для оксида где m - число атомов кислорода

Эквивалентный объем Эквивалентный объем V Э - это объем, который занимает в-во, взятое количеством 1 моль эквивалентов, л/моль.

Закон эквивалентов: Закон эквивалентов: массы (объемы) реагирующих и получающихся веществ относятся между собой как их эквивалентные массы (объемы):

Пример 1. Определить значение эквивалента и эквивалентной массы O 2 Решение. 1 моль атомов кислорода O способен соединиться с двумя молями атомов водорода H, следовательно, на 1 моль атомов H приходится 1/2 моля атомов O. Тогда, Э(О) = 1/2, М Э (О) = 1/2 16 = 8 г/моль Молекула О 2 состоит из 2 атомов O, т.е. на 1 моль молекул О 2 приходится 4 моль атомов H. Тогда Э(О 2 ) = 1/4, М Э (О 2 ) = 1/4 32 = 8 г/моль.

Пример 2: Определить значение эквивалента и эквивалентной массы для веществ: Ca, H 2 SO 4, Mg(OH) 2, Al 2 (SO 4 ) 3. Решение. Проведя аналогичные (пример 1) рассуждения и расчеты, получим: СаH 2 SO 4 Mg(OH) 2 Al 2 (SO 4 ) 3 Э1/2 1/6 M Э, г/моль

Пример 3. Определить значение эквивалентов Э, эквивалентных масс M Э и число эквивалентов γ Э всех исходных и полученных веществ в реакциях: 1) H 2 SO 4 + NaOH = NaHSO 4 + H 2 O; 2) H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O; 3) 3H 2 SO 4 + 2Al(OH) 3 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O Решение. Для уравнения H 2 SO 4 + NaOH = NaHSO 4 + H 2 O : Н 2 SO 4 NaOHNaHSO 4 H2OH2O Э1111 M Э, г/моль γ Э, моль 1111

Пример 3.2. Для уравнения H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O; Решение. В этой реакции в каждой молекуле H 2 SO 4 два катиона Н + замещаются на два катиона Na +, следовательно: Э(Н 2 SO 4 ) = 1/2; М Э (Н 2 SO 4 )= 1/2 М Э (Н 2 SO 4 ), а в реакции принимает участие 1 моль молекул H 2 SO 4 и 2 моль эквивалентов, т. е. γ Э = 2 моль. Тогда: H 2 SO 4 NaOHNa 2 SO 4 H2OH2O Э1/2 M Э, г/моль γ Э, моль 2222

Пример 3.3. Для уравнения 3H 2 SO 4 + 2Al(OH) 3 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O Решение. В этой реакции также Э(Н 2 SO 4 ) = 1/2; а М Э (Н 2 SO 4 )= 1/2 М Э (Н 2 SO 4 ), но в реакции принимают участие 3 моль молекул H 2 SO 4, то есть 6 моль эквивалентов, следовательно, γ Э = 6 моль и т.п. рассуждения. Тогда: H 2 SO 4 Al(OH) 3 Al 2 (SO 4 ) 3 H2OH2O Э1/21/31/61 M Э, г/моль γ Э, моль 6666

ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ

Объединенный газовый закон Произведение давления на объем, деленное на абсолютную температуру для данной массы газа есть постоянная величина

Уравнение состояния идеального газа, или уравнение Менделеева-Клапейрона:

Закон Авогадро: в равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число структурных единиц Первое следствие из закона Авогадро: 1 моль любого газа при одинаковых физич. усл. (Т, р) содержит одинаковое число структурных единиц, равное числу Авогадро N А = 6, моль –1

Второе следствие из закона Авогадро При одинаковых физических условиях 1 моль любого газа занимает один и тот же объем. При нормальных условиях При нормальных условиях (Т = 273,15 К; р = Па) молярный объем составляет 22,4 л/моль

Относительная плотность одного газа по другому Отношение плотностей, масс или молярных масс первого газа по второму (взятого при тех же условиях) называется плотностью первого газа по второму:

Закон Дальтона Общее давление в смеси газов, химически не реагирующих друг с другом, равно сумме парциальных давлений компонентов смеси: Р смеси = Р 1 + Р 2 + …+ Р n Парциальное давление газа в смеси равно тому давлению газа, которым обладал бы данный газ, если бы при той же температуре он занимал объем всей смеси газов