Основные законы и понятия химии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция № 1 Основные законы и понятия химии

К числу основных фундаментальных положений химии относится атомно-молекулярное учение, основными понятиями которой является атом, атомная масса, молекула молекулярная масса, моль, эквивалент, которые используются в химических расчетах.

Закон сохранения массы: масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакций

Закон постоянства состава: всякое чистое вещество, независимо от способа его получения, имеет постоянный качественный и количественный состав. Моль вещества - это количество вещества, масса которого в граммах численно равна его атомной или молекулярной массе, содержащее 6,02*1023 атомов или молекул этого вещества. Число 6,02*1023 называется числом Авогадро и является важнейшей мировой константой (NA = 6,02*1023 моль-1).

Связь между количеством n (в молях) и массой m (в граммах) вещества выражается формулой:

m = n * M.

Количество молей реагирующих и образующихся в результате химической реакции веществ прямо пропорционально коэффициентам в уравнении химической реакции.

Эквивалентная масса МЭ также является одной из важнейших характеристик вещества. По определению эквивалентная масса - это такая масса химического вещества, которая реагирует с 1 г водорода или вытесняет такое же количество водорода из его соединений.

Между МЭ, атомной массой и валентностью (В) существует зависимость:

Э = f * Ar

Э = Ar / В,

где f - фактор эквивалентности.

Химический эквивалент не является постоянной величиной, постоянное значение имеют только те элементы, у которых валентность постоянная.

Величина МЭ определяется или экспериментально, или исходя из химической формулы вещества и его принадлежности к тому или иному классу химических соединений:

где: n - количество атомов или ионов; Ме - металл, В - валентность

Например: МЭ (Fe2O3) = М(Fe2O3)/(3*2) = 160/6 = 26,7 г/моль;

МЭ (Ca(OH)2) = M(Ca(OH)2)/2 = 74/2 = 37 г/моль;

МЭ (H2SO4) = M(H2SO4)/2 = 98/2 = 49 г/моль;

МЭ (Al2(SO4)3) = M(Al2(SO4)3) = 342/6 = 57 г/моль.

Для количественных расчетов используется закон эквивалентов: массы реагирующих и образующихся веществ относятся друг к другу, как их эквивалентные массы.

Математическое выражение закона эквивалентов имеет следующий вид:

где: m1 и m2 - массы реагирующих или образующихся веществ,

МЭ1 и МЭ2 - эквивалентные массы этих веществ.

Наряду с понятием об эквивалентной массе иногда удобно пользоваться понятием об эквивалентном объеме, т.е. объем, который занимает при данных условиях 1 эквивалент рассматриваемого вещества. Закон эквивалентом, можно записать и следующим образом

m1/V2 = МЭ1/Vэкв2.

Эквивалентный объем водорода равен VЭ(Н2) = 22,4/2 =11,2 л/моль; VЭ(О2) 32 /4 = 5,6 л/моль

Например: определить массу соды (карбоната натрия) Na2CO3, необходимую для полной нейтрализации 1,96 кг серной кислоты H2SO4.

Решение: воспользуемся законом эквивалентов

m(Na2CO3 ) / m(H2SO4) = МЭ (Na2CO3) / МЭ ( H2SO4)

закон химия соединение

Определяем эквивалентные массы веществ, исходя из их химических формул:

m (Na2CO3 ) = 106 /(2*1) = 53 г/моль;

МЭ (H2SO4) = 98/2*1 = 49 г/моль.

Тогда: Х / 1,96кг = 53 г/моль / 49 г/моль Х = 2,12 кг.

Закон Авогадро: в равных объемах любых газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится равное число молекул.

Следствия из закона Авогадро:

При нормальных условиях (н.у.), т.е. давлении Р, равном 101325 Па, и температуре Т=273,15 К (0 0С), 1 моль различных газов занимает объем 22,4 л (точнее, 22,41383 л). Такой объем называется молярным объемом газа и имеет размерность литр на моль (л/моль).

Основные классы неорганических соединений

Оксиды -- химические соединения, состоящие из двух элементов, один из которых кислород в степени окисления -2.

Пероксиды -- соединения элементов с кислородом, в которых имеется связь между двумя атомами кислорода (Например Na2О2 или Na--О--О--Na, BaО2 и др.)

Основные оксиды -- оксиды, которым в качестве их гидратов соответствуют основания.

Na20 + H20 = 2Na0H Са0 + Н20 = Са(0Н)2

Кислотные оксиды -- оксиды, гидраты которых являются кислотами.

S03 + H20 = H2S04 N205 + H20 = 2HN03

Амфотерные оксиды -- оксиды, гидраты которых проявляют основные и кислотные свойства. А1203 + ЗNa20=2Nа3А1О3 А1203+3S03=A1(S04)3

Основания -- гидраты основных оксидов, которые при диссоциации в качестве анионов образуют только гидроксильную группу ОН-.

NaOH>Na+ + OH- Ва (ОН)2 >Ва2+ + 2ОН-.

Кислоты -- электролиты, которые при диссоциации в качестве катионов образуют только катионы водорода. НС1> Н+ + С1-, H2S04 >2H+ + S042-

Амфотерные гидроксиды -- способны диссоциировать по кислотному и основному типам в зависимости от реакции среды.

Соли -- продукты взаимодействия оснований с кислотами. Электролит, который при диссоциации образует ионы, отличные от Н+ и ОН-.

NaCl > Na+ + CI- К2С03 > 2К+ + С032-

Нормальные соли -- образуются при полной нейтрализации водорода кислоты и гидроксильных групп основания. 2NaOH+H2S04=Na2S04+2H20

Кислые соли -- образуются при неполной нейтрализации водорода кислоты.

Na0H+H2S04=NaHS04+H20

Основные соли -- образуются при неполной нейтрализации гидроксильных групп основания. 2Ca(OH)2 + H2S04=(Ca0H)2S04+2H20

Контрольные вопросы:

Что называется атомом, атомной массой, молекулярной массой?

Что такое моль? Чему равна масса 1 моля химического вещества?

Что тяжелее молекула кислорода или воды?

Дайте определение понятию эквивалент. Закон эквивалентов.

Чему равен эквивалент углерода в соединении CO2?

Чему равен эквивалент Na2SO4?

Что называется молярным объемом газа?

Закон сохранения массы, энергии.

Закон постоянства состава.

Закон Авогадро. Чему равна величина числа Авогадро?

Какие условия для газов считаются нормальными?

Вычислите массу 1 л кислорода при н.у.

Какой объем займет при н.у. 3 моль кислорода?

Какой объем занимают 6?1023 атомов азота при н.у.?

Сколько молекул в 4 г водорода?

Вопросы для самостоятельной работы:

1. Классификация химических реакций.

2. Основные классы неорганических соединений (кислоты, соли, основания, оксиды)

3. Газовые законы.

Размещено на Allbest.ru