Первоначальные химические понятия Основные химические законы

Для обозначения химических элементов были введены химические символы. Каждый элемент имеет собственный символ. Символы обычно состоят из начальных букв латинских названий элементов. Например, кислород - Охуgenium - обозначают буквой О, углерод - Carboneum - буквой С и т. д. Если начальные буквы названий различных элементов одинаковы, то к первой букве добавляют вторую. Например, начальная буква латинского названия натрия (Natrium) и никеля (Niccolum) одна и та же, поэтому символы их соответственно обозначаются как Na и Ni.

Если под символом химического элемента подразумевать его атом, то, используя символы, можно составлять химические формулы веществ. Химическая формула - это изображение состава вещества посредством химических символов. Например, формула Н 2 SO 4 показывает, что в состав молекулы серной кислоты входят водород, сера и кислород и что эта молекула содержит 2 атома водорода, 1 атом серы и 4 атома кислорода. Цифры справа внизу после символа элемента указывают на количество атомов этого элемента в молекуле вещества и называются индексами.

Зная валентность элементов, можно составить химическую формулу данного вещества. Валентность - это сложное понятие. Поэтому существует несколько определений валентности, выражающих различные стороны этого понятия. Вот наиболее общее определение: Валентность - это свойство атома одного элемента присоединять, удерживать или замещать в химических реакциях определенное количество атомов другого элемента. За единицу валентности принята валентность атома водорода. В таких примерах, как СаО, СО, ВаО, это делается просто: число атомов в молекулах одинаково, поскольку валентности элементов равны. А если валентности неодинаковы? Как в этом случае составить химическую формулу? Надо помнить, что в формуле любого химического соединения произведение валентности одного элемента на число его атомов в молекуле равно произведению валентности на число атомов другого элемента. Например, если валентность Мn в соединении равна 7, а валентность кислорода - 2, формула соединения будет Mn 2 O 7 (7*2=2*7)

Наличие химических формул для всех химических веществ позволяет изображать химические реакции посредством химических уравнений. Химическое уравнение показывает какие вещества вступили в реакцию (левая часть) и какие продукты образовались в результате (правая часть). 2Na + Cl 2 = 2NaCl Между левой и правой частями записи ставится равенство, если с помощью коэффициентов уравняли число атомов до и после реакции. Элементы при химических реакциях не возникают и не исчезают. Вступая в химическое взаимодействие, молекулы простых веществ одновременно с разделением на отдельные атомы теряют свои свойства.

За единицу атомной массы принята 1/12 массы атома углерода С 12, называемая атомной единицей массы (а. е. м.). Масса атома или молекулы, отнесенная к этой единице, называется относительной атомной или молекулярной массой и обозначается соответственно Аr или Mr. Относительная молекулярная масса Mr молекулы равна сумме относительных атомных масс Аr всех атомов, составляющих молекулу. Например, Mr фосфорной кислоты Н 3 РO 4 равна * 16 = 98. Величины Аr и Мr являются безразмерными, их следует отличать от понятий массы атома или молекулы, выражаемых в атомных единицах массы.

Молекулы состоят из атомов. В зависимости от того, образована ли молекула из атомов одного и того же элемента или из атомов различных элементов, все вещества делят на простые и сложные. Простыми веществами называются такие вещества, молекулы которых состоят из атомов одного и того же элемента. Молекулы простых веществ могут состоять из одного ( Ne, Кг и т. д.), двух (О 2, H 2 и т. д.) и большего числа атомов (S 8 ) одного элемента.

Один и тот же элемент может образовывать несколько простых веществ. Способность химического элемента существовать в виде нескольких простых веществ называют аллотропией. Простые вещества, состоящие из одного и того же элемента, называют аллотропическими видоизменениями этого элемента. Видоизменения одного и того же элемента могут отличаться числом (O 2 и О 3 ) или расположением (алмаз, графит) одних и тех же атомов в молекуле. Аллотропия – одно из подтверждений различия между простым веществом и химическим элементом. Молекула кислорода Молекула озона

Сложными веществами или химическими соединениями называются такие вещества, молекулы которых образованы из атомов двух и более элементов. Например: Н 2 O, NO 2, СаSO 4 и т. д. Атомы, вступившие в химическое соединение друг с другом, изменяются, оказывая друг на друга взаимное влияние. Поэтому молекулы сложного вещества обладают присущими только им свойствами. Например: 2Н 2 + O 2 = 2Н 2 O Молекула воды состоит из атомов водорода и кислорода, а не из веществ - водорода и кислорода.

Был открыт французским химиком Прустом: всякое чистое вещество (химическое соединение), каким бы путем оно ни было получено, имеет строго определенный и постоянный состав (качественный и количественный). Например, вода может быть получена в результате следующих химических реакций: Cu(OH) 2 = H 2 O + CuO 2Н 2 + O 2 = 2Н 2 O Са(ОН) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + 2Н 2 O Ясно, что молекула полученной различными способами воды всегда состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Этот закон строго выполняется только для веществ молекулярного строения.

Впервые его высказал М. В. Ломоносов в письме к Эйлеру от 5 июня 1748 г., опубликованном на русском языке в 1760 г. В настоящее время закон формулируется следующим образом: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, получившихся в результате реакции. Из закона сохранения массы следует, что атомы элементов при химических реакциях сохраняются, не возникают из ничего, так же как и не исчезают в никуда, например, в реакции: 2Н 2 + O 2 = 2Н 2 O Сколько атомов водорода вступило в реакцию, столько их останется и после реакции, т. е. число атомов элемента в исходных веществах равно числу их в продуктах реакции. Это используется при расстановке коэффициентов в уравнениях реакций.

Этот закон был высказан как гипотеза итальянским ученым Авогадро в 1841 г.: в равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул. Закон Авогадро распространяется только на газообразные вещества, так как в газах расстояния между молекулами намного больше их размеров. Поэтому собственный объем молекул ничтожно мал в сравнении с объемом, занимаемым газообразным веществом. Общий же объем газа определяется главным образом расстояниями между молекулами, примерно одинаковыми, для всех газов (при одинаковых условиях). В твердом и жидком состояниях объем одинакового количества молекул вещества будет зависеть от размеров самих молекул.