введение в химию основные законы Лекция 1 Шагалов Владимир Владимирович

введение в химию
основные законы
Лекция 1
Шагалов Владимир Владимирович
Основные понятия химии
Химия –
наука о веществах, их свойствах, строении и
превращениях, происходящих в результате
химических реакций, а также
фундаментальных законах, которым эти
превращения подчиняются
2
Шагалов Владимир Владимирович
Основные понятия химии
Атом –
наименьшая химическая неделимая частица
3
Шагалов Владимир Владимирович
Основные понятия химии
Химический элемент –
множество атомов с одинаковым зарядом ядра
4
Шагалов Владимир Владимирович
Основные понятия химии
Изотопы –
разновидности одного и того же химического
элемента, близкие по своим физикохимическим свойствам, но имеющие разную
атомную массу
5
Шагалов Владимир Владимирович
Основные понятия химии
Молекула –
это наименьшая частица вещества,
определяющая его свойства и способная к
самостоятельному существованию. Молекулы
построены из атомов.
6
Шагалов Владимир Владимирович
Основные понятия химии
Простое вещество –
вещества, которые состоят из атомов одного
химического элемента
7
Шагалов Владимир Владимирович
Основные понятия химии
Аллотропия –
существование одного и того же химического
элемента в виде двух и более простых
веществ, различных по строению и
свойствам — так называемых аллотропических
(аллотропных) модификаций или форм
8
Шагалов Владимир Владимирович
Основные понятия химии
Моль –
количество вещества системы, содержащей
столько же структурных элементов, сколько
содержится атомов в углероде-12 массой
0,012 кг.
Количество структурных элементов в одном
моле вещества называется числом Авогадро,
обозначаемом обычно как NA.
NA =6,02214129(27)·1023 моль−1.
9
Шагалов Владимир Владимирович
Основные понятия химии
Валентность –
это способность атома данного элемента
присоединять к себе определённое число
атомов других элементов
Различают стехиометрическую, структурную
(координационное число) и электронную
валентность.
10
Шагалов Владимир Владимирович
Стехиометрическая валентность
Стехиометрическая валентность (Встех.)
определяется по элементному составу вещества.
Встех. - это число взаимодействий атома элемента с
атомами других элементов (в формульной единице
вещества), когда в качестве единицы измерения
принято взаимодействие атома водорода.
11
Шагалов Владимир Владимирович
Структурная валентность
Структурная валентность (Встр.) определяется из
геометрической структуры вещества
12
Шагалов Владимир Владимирович
Электронная валентность
Электронная валентность (Вэл.) определяется
из электронного строения молекулы
Степень окисления – численная величина
электрического заряда в предположении что
электронные пары смещены в сторону
электроотрицательных атомов.
13
Шагалов Владимир Владимирович
Химическая реакция
Хими́ческая реа́кция — превращение одного
или нескольких исходных веществ (реагентов) в
отличающиеся от них по химическому составу
или строению вещества (продукты реакции).
В отличие от ядерных реакций, при химических
реакциях ядра атомов не меняются, в частности
не изменяется их общее число, изотопный состав
химических элементов, при этом происходит
перераспределение электронов и ядер и
образуются новые химические вещества.
14
Шагалов Владимир Владимирович
Эквивалент
Эквивалент – это реальная или условная
частица вещества, которая в данной кислотноосновной реакции способна присоединять или
вытеснять 1 Н+, а в ОВР отдавать или принимать
1 электрон
15
Шагалов Владимир Владимирович
Фактор эквивалентности (f)
Количественной характеристикой эквивалента
является фактор эквивалентности (f).
f - показывает, какая часть реальной
частицы составляет её эквивалент:
Молярная масса эквивалента (эквивалентная
масса) – это масса 1 моль эквивалентов.
Мэк, г∙экв/моль
16
Шагалов Владимир Владимирович
Расчет эквивалентных масс
Молярная масса эквивалента соединения
рассчитывается по формуле:
Мэк. = М · f
f = 1/z, а z зависит от класса соединения
М – атомная (молярная) масса вещества
17
Шагалов Владимир Владимирович
Основные законы химии
Различают:
 Фундаментальные законы
 Частные (стехиометрические) законы
18
Шагалов Владимир Владимирович
Фундаментальные законы
 Закон сохранения массы – энергии:
в изолированной системе сумма масс и энергий
постоянна
Закон сохранения заряда -во время взаимодействия
некоторой замкнутой системы с окружающим
пространством количество заряда которое выходит из
системы через ее поверхность равно количеству заряда
поступившего внутрь системы
Периодический закон
19
Шагалов Владимир Владимирович
Стехиометрические законы
Закон эквивалентов (1792 -1794 г., Рихтер):
массы реагирующих без остатка веществ относятся
друг к другу как их эквивалентные массы
m1 M эк1

m2 M эк2
20
Шагалов Владимир Владимирович
Стехиометрические законы
Закон постоянства состава (1801 -1808 г., Пруст):
любое химически чистое соединение, не зависимо
от способа его получения, имеет один и тот же
постоянный состав
Примечание:
Дальтониды – Al2O3, U3O8 и др.
Бертоллиды – UO2, U2F9 и др.
21
Шагалов Владимир Владимирович
Стехиометрические законы
Закон Авогадро (1811 г.) - в равных объёмах
различных газов при одинаковых условиях
содержится одинаковое число структурных
единиц (молекул, атомов, ионов …)
1 моль F2 = 38 г = 22,4 л = 6,02·1023 атомов
1 моль СО2 = 44 г =22,4 л = 6,02·1023 атомов
1 моль UF6 = 352 г ≠ 22,4 л = 6,02·1023 атомов
22
Шагалов Владимир Владимирович
Стехиометрические законы
Закон удельных теплоёмкостей (1829 г, Дюлонг, Пти):
эмпирический закон, согласно которому молярная
теплоёмкость твёрдых тел при комнатной температуре
близка к 3R.
3·R ≈ 3·8,31 ≈ 25 Дж/К·моль ≈ 5,9 Кал/К·моль
Элемент
кал/(К·моль)
Элемент
кал/(К·моль)
C
1,44
Pt
6,11
B
2,44
Au
5,99
Al
5,51
Pb
5,94
Ca
5,60
U
6,47
Ag
6,11
Th
6,53
23
Шагалов Владимир Владимирович
Уравнение Клапейрона-Менделеева
P∙V = n ∙ R ∙ T
где:
Р – давление, Па
V – объём, м3
n – количество вещества, моль
R - универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/моль·К
Т – температура, К
24
Шагалов Владимир Владимирович