Какая частица минимальной массы обладает основными химическими свойствами
Химия – это наука, которая сопутствует нам, где бы мы не находились: дома, в офисе, на природе или в городе. Трудно переоценить ее вклад в нашу жизнь, необходимость понимания и знания основных понятий и законов химии.
Итак, начнем рассказ об основных понятиях и законах химии. Сначала дадим определение науке: Химия — наука о веществах, закономерностях их превращений (физических и химических свойствах) и применении.
Основные понятия химии
У истока основных понятий химии стоит атомно-молекулярное учение, которое дает определение молекулы и атома:
Молекула — это наименьшая частица определенного вещества, которая обладает его химическими свойствами. Состав и химическое строение молекулы определяют ее химические свойства. Все вещества состоят из молекул, а молекулы из атомов.
Атом – это наименьшая частица химического элемента, входящая в состав молекул простых и сложных веществ, это электронейтральная частица, которая состоит из положительно заряженного ядра атома и отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра.
Молекулы и атомы находятся в постоянном движении.
В настоящее время известно 110 элементов, 89 из которых найдены в природе, остальные получены искусственно (см. Интересные факты о химических элементах). Что же такое Химический элемент? Это такой вид атомов, который имеет определенный заряд ядра и строение электронных оболочек.
Теперь рассмотрим строение атомного ядра и следующее основное понятие химии.
Атомное ядро состоит из протонов (Z) и нейтронов (N), имеет положительный заряд, равный по величине количеству протонов (или электронов в нейтральном атоме) и совпадает с порядковым номером элемента в периодической таблице. Суммарная масса протонов и нейтронов атомного ядра называется массовым числом A = Z + N. Существуют химические элементы (изотопы), имеющие одинаковый заряд ядер, но при этом различные массовые числами, что достигается за счет разного числа нейтронов в ядре.
Некая совокупность атомов и молекул, их ассоциатов и агрегатов, которые могут находиться в любом из трех агрегатных состояний, образуют вещество.
Простые вещества состоят из атомов одного вида, а сложные вещества (химические соединения) состоят из атомов разного вида и образуются при химическом взаимодействии атомов разных химических элементов.
Встречается явление, при котором один химический элемент может образовывать нескольких простых веществ, различных по свойствам и строению. Это явление называется Аллотропией.
В 1814 г Й. Берцелиус предложил использовать химическую формулу — запись состава веществ с помощью химических знаков и индексов.
Химическое вещество характеризуется атомной массой, а молекулы — молекулярной массой.
Относительная атомная масса (Ar) – это отношение средней массы атома элемента (с учетом процентного содержания изотопов в природе) к 1/12 массы атома 12C.
Относительная молекулярная масса (Mr) — величина, показывающая, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массы атома углерода 12C. Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс всех элементов, составляющих химическое соединение, с учетом индексов.
Моль вещества (n) — это количество вещества, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько содержится их в 12 г изотопа углерода 12C.
Число структурных единиц, содержащихся в 1 моле вещества равно 6,02 • 1023.Эточисло называется числом Авогадро (NA)
Молярная масса (M) показывает массу 1 моля вещества и равна отношению массы вещества к соответствующему количеству вещества.
M = m / n
Для более удобного сравнения способности различных элементов к соединению введено понятие химического эквивалента. Это одно из важнейших понятий химии , дадим ему определение:
Химическим эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Масса 1 эквивалента вещества называется эквивалентной массой (mэкв).
Эквивалентную массу соединения можно определить по его химической формуле, например,
m экв(оксида) = М (оксида)/(число атомов кислорода*2);
m экв(основания) = М (основания)/число гидроксильных групп;
m экв(кислоты) = М кислоты/число протонов;
m экв(соли) = М соли /(число атомов металла*валентность металла).
Аналогично можно дать определение понятию эквивалентный объем.
Эквивалентный объем – это тот объем, который при данных условиях занимает 1 эквивалент вещества. Так как эквивалент водорода равен 1 моль, а в 22,4 л Н2 содержатся 2 эквивалента водорода; тогда эквивалентный объем водорода равен 22,4/2=11,2 л/моль, для О2 эквивалентный объем равен 5,6 л/моль.
Определить эквивалент вещества можно также по его соединению с другим веществом, эквивалент которого известен.
Определить молярную массу эквивалента (эквивалентную массу) можно исходя из закона эквивалентов, который гласит, что химические элементы соединяются между собой или замещают друг друга в количествах, пропорциональных их молярным массам эквивалентов:
m1/m2=Мэкв1/ Мэкв2, где
где m1 и m2 — массы реагирующих или образующихся веществ, m экв1 и m экв2 — эквивалентные массы этих веществ.
Основные законы химии
Нижеперечисленные законы принято считать основными законами химии.
В 1756 г. М.В. Ломоносов, после длительных испытаний, пришел к важному открытию: вес всех веществ, вступающих в химическую реакцию, равен весу всех продуктов реакции.
Закон сохранения вещества отражается в законе сохранения массы, который заключается в следующем: масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции. Вещества не исчезают и не возникают из ничего, а происходит химическое превращение. Закон является основой при составлении химических реакций и количественных расчетов в химии.
В 1808 Ж. Пруст сформулировал Закон постоянства состава, который гласит, что независимо от способа получения все индивидуальные вещества имеют постоянный количественный и качественный состав.
В 1803 г Д.Дальтон открыл Закон кратных отношений, заключающийся в том, что если два химических элемента образуют несколько соединений, то весовые доли одного и того же элемента в этих соединениях, приходящиеся на одну и ту же весовую долю второго элемента, относятся между собой как небольшие целые числа.
В 1808 г Гей-Люссак сформулировал Закон объемных отношений:
«Объемы газов, вступающих в химические реакции, и объемы газов, являющихся продуктами реакции, соотносятся между собой как небольшие целые числа».
Важную роль в развитии химической науки сыграли газовые законы (справедливы только для газов).
В 1811 г. Авогадро ди Кваренья (Закон Авогадро) доказал, что- в равных объемах любых газов при постоянных условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул. В одинаковых условиях одно и то же число молекул занимают равные объемы, а 1 моль любого при T=273°К и p=101,3 кПа газа занимает объем 22,4 л, который называется молярным объемом газа (Vm).
Независимо друг от друг трое ученых вывели следующие законы:
закон Гей-Люссака при P = const: V1 / T1 = V2 / T2;
закон Бойля-Мариотта при Т= const:P1V1 = P2V2;
закон Шарля при V = const:P1 / T1 = P2 / T2
При объединении этих трех законов получаем: P1V1 / T1 = P2V2 / T2
Если условия отличаются от нормальных, то применяют уравнение Клапейрона – Менделеева:
pV = nRT = (m/M)RT, где
p — давление газа, V — его объем, n — количество молей газа, R — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль*К).
Количество газа при нормальных условиях рассчитывают по формуле:
n = V/Vm = V/22,4.
Плотность газов при заданных давлении и температуре прямо пропорциональна их молярной массе:
ρ = m/V = pM/(RT) = (p/RT)M.
Относительная плотность газов показывает, во сколько раз один газ тяжелее другого. Плотность газа В по газу А определяется следующим образом:
DA(B) = ρ(В)/ρ(А) = М(В)/М(А).
Это основные законы химии. В заключение приведем Закон парциальных давлений (закон Дальтона). Парциальное давление в смеси равно тому давлению газа, которым он обладал бы, если бы занимал такой же объем, какой занимает вся смесь при той же температуре. При условии, что в газовой смеси нет химического взаимодействия, общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений газов, входящих в эту смесь:
pобщ=p1+p2+p3+…+pn
Состав газовых смесей может выражаться количеством вещества (n), массовыми (ωn), объемными (φn) и молярными (χ) долями:
ωn=mn/m
φn=Vn/V
χ=ni/∑ni
Химия — наука, изучающая состав,
строение, свойства, получение и превращения веществ.
Атомно-молекулярное учение — учение о строении
веществ из атомов и молекул, создано трудами Ломоносова и Дальтона.
Вещества состоят из мельчайших частиц — молекул, которые находятся в
непрерывном движении. При повышении температуры скорости движения молекул
увеличиваются, при снижении — уменьшаются.
Молекулы различных веществ отличаются друг от друга массой, размерами
и химическими свойствами. Все молекулы одного вещества одинаковы.
Молекулы состоят из более мелких частиц — атомов. Молекулы простых веществ
состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ состоят из разных
атомов.
Атомы одного элемента отличаются от атомов других элементов зарядом
атомного ядра, размером и химическими свойствами. При химических реакциях
изменяется состав молекулы. Атомы при химических реакциях не разрушаются.
Атом — электронейтральная частица, состоящая
из положительно заряженного ядра и одного или нескольких электронов.
Молекула — наименьшая частица вещества,
обладающая всеми химическими свойствами данного вещества. Для некоторых
веществ понятия атома и молекулы совпадают.
Химический элемент — вид атомов, характеризующихся
определенным зарядом ядра.
Простым веществом называется вещество, молекулы которого состоят из
атомов одного элемента, например водород, кислород и азот и т. д. Каждый
элемент имеет определенный химический знак, соответствующий первым буквам
латинского названия данного элемента.
Соединениями или сложными веществами называются
вещества, молекулы которых состоят из атомов разных элементов, например
вода.
Аллотропия — существование одного и того
же элемента в виде двух или нескольких простых веществ. Аллотропия может
быть результатом образования молекул с различным числом атомов (например,
кислород О2
и озон О3)
или различных кристаллических форм (например, углерод образует графит
и алмаз).
Этот случай называется также полиморфизмом.
Физические явления — это любые изменения
вещества, не при водящие к изменению состава и строения его молекул, например
изменение агрегатного состояния веществ, хотя кристалл и газ, например,
обладают различными физическими свойствами.
Химические явления или химические реакции
— это явления или реакции, при которых из одних веществ образуются новые
вещества. Химические реакции постоянно совершаются в живой и неживой природе.
Процессы ржавления, горения, гниения представляют собой химические явления.
Часто явления физические и химические происходят одновременно, маскируя
друг друга, например, пропускание электрического тока через проволоку
сопровождается явлениями физического порядка: нагреванием проволоки, расширением
ее, увеличением сопротивления,испусканием света, но то же нагревание проволоки
на открытом воздухе приводит к явлениям химического характера: металл
при нагревании реагирует с кислородом воздуха, превращаясь в оксид.
Механическая смесь и химическое соединение
имеют следующие различия:
- При приготовлении механической смеси составные части можно брать
в любых количественных соотношениях. Чтобы получить химическое соединение
и при этом одно из взятых веществ не вещества в определенных соотношениях. - Свойства веществ, составляющих механическую смесь, сохраняются, так
как составные части в смеси остаются химически неизменными. При химической
реакции свойства исходных веществ не сохраняются, так как в результате
их взаимодействия образуется новое вещество с иными свойствами. - При механическом смешивании не наблюдается выделения или поглощения
теплоты. Химические реакции практически всегда сопровождаются тепловыми
эффектами. - Составные части смеси , могут быть разделены на основании их физических
свойств (фильтрование, отстаивание, выпаривание и другие способы).
Металлы — простые вещества, обладающие высокими
тепло- и электропроводностью, ковкостью, блеском и другими характерными
свойствами, которые обусловлены наличием в их кристаллической решетке
свободно перемещающихся электронов (обобщенного электронного облака).
Неметаллы — простые вещества, не обладающие
свойствами металлов. Резкой границы меду металлами и неметаллами провести
нельзя.
Типы химических реакций:
- Реакция соединения — реакция, при которой из атомов или молекул двух
или более веществ образуются молекулы одного вещества. - Реакция разложения — реакция, при которой из одного вещества образуется
два или более веществ. - Реакция замещения — реакция, при которой атомы, входящие в состав
простого вещества, замещают атомы одного из элементов в сложном веществе.
Экзотермические реакции
- реакции, протекающие с выделением теплоты.
Эндотермические реакции
- реакции, протекающие с поглощением теплоты.
Скорость химической реакции — отношение
изменения концентрации одного из реагирующих веществ ко времени, за которое
это изменение произошло.
Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ,
концентрации, температуры, давления и агрегатного состояния.
Равновесие химическое — состояние смеси
реагирующих веществ, при котором скорость прямой реакции равна скорости
обратной реакции.
Смещение химического равновесия — процесс
изменения концентрации веществ в реагирующей смеси. Изменения равновесия,
вызываемые изменением внешних условий, можно предвидеть, руководствуясь
общим положением, известным под названием принципа Ле Шателье: если на
систему, находящуюся в равновесии, оказывать внешнее воздействие (изменять
температуру, давление или концентрацию), то равновесие в системе сместится
в направлении, при котором эффект произведенного воздействия уменьшится.
Так, повышение температуры сместит равновесие в сторону реакций, которые
идут с поглощением тепла; увеличение давления будет благоприятствовать
реакциям, идущим с уменьшением объема.
Атомный вес элемента — вес атома, выраженный
в углеродных единицах (у. е.), или число, показывающее, во сколько раз
атом данного элемента тяжелее 1/12 части веса атома углерода (120).
Молекулярный вес — вес молекулы, выраженный
в у. е., т. е. число, показывающее, во сколько раз моле кула данного вещества
тяжелее 1/12 части веса атома углерода (12 С).
Закон постоянства состава: независимо от
способа получения данного соединения его весовой состав постоянен.
Закон сохранения массы веществ: масса веществ,
вступивших в реакцию, равна массе веществ, образовавшихся после реакции.
Грамм-атом — количество вещества, вес которого,
выраженный в граммах, численно равен молекулярному весу данного вещества.
Закон Авогардо: в равных объемах различных
газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое
число молекул.
Закон соединительных объемов: объемы газов,
реагирующих между собой или образующихся в результате реакции, находятся
в отношениях небольших целых чисел.
Формула химическая — сокращенное обозначение
состава какого-либо соединения с помощью химических законов и чисел, указывающих
на количественное соотношение элементов в данном соединении.
Валентность — свойство атомов данного элемента
присоединить или замещать в молекуле определенное число атомов других
элементов. За единицу валентности принята валентность водорода.
Структурные формулы элементов — формулы
веществ с изображением валентности элементов, например в дн: Н-О-Н.
Химические уравнения — запись химических
реакций посредством химических формул исходных и полученных веществ и
математических знаков. Формулы исходных веществ пишут в левой части уравнения,
а полученных — в правой, например: 2Н2
+ 02
— 2Н20.
Число атомов каждого элемента в левой и правой частях одинаково.
Âñå õèìè÷åñêèå âåùåñòâà ñîñòîÿò èç ìåëü÷àéøèõ ÷àñòèö. Ïðîñòûå ÷àñòèöû íàçûâàþòñÿ àòîìàìè, à ñëîæíûå ÷àñòèöû, ñîñòîÿùèå èç àòîìîâ, íàçûâàþòñÿ ìîëåêóëàìè.
Ìîëåêóëà – ýòî íàèìåíüøàÿ ÷àñòèöà âåùåñòâà, îáëàäàþùàÿ åãî õèìè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè.
Àòîì – íàèìåíüøàÿ ÷àñòèöà ýëåìåíòà, îáëàäàþùàÿ åãî õèìè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè. Àòîì ñîñòîèò èç ÿäðà, îáðàçîâàííîãî ïðîòîíàìè (Z) è íåéòðîíàìè (N), è ýëåêòðîíîâ.
Àòîìíîå ÿäðî – öåíòðàëüíàÿ ÷àñòü àòîìà, â êîòîðîì ñîñðåäîòî÷åíà åãî ìàññà. ßäðî èìååò ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä, êîòîðûé ðàâåí ÷èñëó ïðîòîíîâ â ÿäðå èëè ýëåêòðîíîâ (â íåéòðàëüíîì àòîìå).
 ñîñòàâ ìîëåêóëû ìîæåò âõîäèòü ðàçëè÷íîå ÷èñëî àòîìîâ.
Ìåæäó ìîëåêóëàìè â âåùåñòâå ñóùåñòâóþò ðàññòîÿíèÿ, ðàçìåðû êîòîðûõ çàâèñÿò îò àãðåãàòíîãî ñîñòîÿíèÿ âåùåñòâà è îò òåìïåðàòóðû îêðóæàþùåé ñðåäû. Ïðè ýòîì ìîëåêóëû è àòîìû íàõîäÿòñÿ â íåïðåðûâíîì äâèæåíèè, òàêæå ìåæäó íèìè ñóùåñòâóþò ñèëû ïðèòÿæåíèÿ è îòòàëêèâàíèÿ.
Àòîìû îäíîãî ýëåìåíòà ñ ðàçëè÷íûì ÷èñëîì íåéòðîíîâ â ÿäðå, íàçûâàþòñÿ èçîòîïàìè.
Êàëüêóëÿòîðû ïî õèìèè | |
| Õèìèÿ îíëàéí íà íàøåì ñàéòå äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷ è óðàâíåíèé. | |
| Êàëüêóëÿòîðû ïî õèìèè | |
Õèìèÿ 7,8,9,10,11 êëàññ, ÅÃÝ, ÃÈÀ | |
| Îñíîâíàÿ èíôîðìàöèÿ ïî êóðñó õèìèè äëÿ îáó÷åíèÿ è ïîäãîòîâêè â ýêçàìåíàì, ÃÂÝ, ÅÃÝ, ÎÃÝ, ÃÈÀ | |
| Õèìèÿ 7,8,9,10,11 êëàññ, ÅÃÝ, ÃÈÀ | |
Çàêîí ñîõðàíåíèÿ ìàññû âåùåñòâ. | |
| Çàêîí ñîõðàíåíèÿ ìàññû òåîðåòè÷åñêè áûë îïèñàí â 1748 ãîäó, à ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîäòâåðæä¸í â 1756 ãîäó ðóññêèì ó÷åíûì Ì. | |
| Çàêîí ñîõðàíåíèÿ ìàññû âåùåñòâ. | |
Ìîäåëü Ðåçåðôîðäà. | |
| ßäåðíàÿ ìîäåëü àòîìà áûëà ñîçäàíà Ýðíåñòîì Ðåçåðôîðäîì â 1911 ãîäó â ðåçóëüòàòå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïî ðàññåÿíèþ α -÷àñòèö ìåòàëëè÷åñêîé ôîëüãîé. | |
| Ìîäåëü Ðåçåðôîðäà. | |
Ïëàíåòàðíàÿ ìîäåëü ñòðîåíèÿ àòîìà. | |
| Ïëàíåòàðíàÿ ìîäåëü ñòðîåíèÿ àòîìà áûëà ñîçäàíà Ýðíåñòîì Ðåçåðôîðäîì â 1911 ãîäó: àòîì ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïëàíåòíóþ ñîëíå÷íóþ ñèñòåìó, â öåíòðå êîòîðîé íàõîäèòñÿ îáúåêò è âîêðóã íåãî âðàùàþòñÿ ïëàíåòû. | |
| Ïëàíåòàðíàÿ ìîäåëü ñòðîåíèÿ àòîìà. | |
Èçîòîïû. | |
| Èçîòîïû — ýëåìåíòû ñ îäèíàêîâûì àòîìíûì íîìåðîì, íî ñ ðàçëè÷íûì ìàññîâûì ÷èñëîì À . | |
| Èçîòîïû. | |