1. Основні поняття хімії
2. Основні закони хімії

Хімія - це наука, яка супроводжує нас, де б ми не знаходилися: удома, в офісі, на природі або в місті. Важко переоцінити її внесок в наше життя, необхідність розуміння і знання основних понять і законів хімії.

Отже, почнемо розповідь про основні поняття і закони хімії. Спочатку дамо визначення науці: Хімія - наука про речовини, закономірності їх перетворень (фізичні і хімічні властивості) і застосуванні.

Основні поняття хімії

Біля витоку основних понять хімії варто атомно-молекулярне вчення, яке дає визначення молекули й атома:

Молекула - це найменша частинка певної речовини, яка володіє його хімічними властивостями. Склад і хімічну будову молекули визначають її хімічні властивості. Всі речовини складаються з молекул, а молекули з атомів.

Атом - це найменша частинка хімічного елемента, що входить до складу молекул простих і складних речовин, це електронейтральна частинка, яка складається з позитивно зарядженого ядра атома і негативно заряджених електронів, що обертаються навколо ядра.

Молекули і атоми знаходяться в постійному русі.

В даний час відомо 110 елементів, 89 з яких знайдені в природі, інші отримані штучно (див. Цікаві факти про хімічні елементи ). Що ж таке Хімічний елемент? Це такий вид атомів, який має певний заряд ядра і будову електронних оболонок.

Тепер розглянемо будову атомного ядра і таке основне поняття хімії.

Атомне ядро складається з протонів (Z) і нейтронів (N), має позитивний заряд, рівний за величиною кількості протонів (або електронів в нейтральному атомі) і збігається з порядковим номером елемента в періодичній таблиці. Сумарна маса протонів і нейтронів атомного ядра називається масовим числом A = Z + N. Існують хімічні елементи (ізотопи), що мають однаковий заряд ядер, але при цьому різні масові числами, що досягається за рахунок різної кількості нейтронів в ядрі.

Якась сукупність атомів і молекул, їх асоціатів і агрегатів, які можуть перебувати в будь-якому з трьох агрегатних станів, утворюють речовину.

П зростання речовини складаються з атомів одного виду, а складні речовини (хімічні сполуки) складаються з атомів різного виду і утворюються при хімічній взаємодії атомів різних хімічних елементів.

Зустрічається явище, при якому один хімічний елемент може утворювати кількох простих речовин, різних за властивостями і будовою. Це явище називається алотропія.

У 1814 р Й. Берцеліус запропонував використовувати хімічну формулу - запис складу речовин за допомогою хімічних знаків та індексів.

Хімічна речовина характеризується атомною масою, а молекули - молекулярної масою.

Відносна атомна маса (Ar) - це відношення середньої маси атома елемента (з урахуванням процентного вмісту ізотопів у природі) до 1/12 маси атома 12C.

Відносна молекулярна маса (Mr) - величина, що показує, у скільки разів маса молекули даної речовини більше 1/12 маси атома вуглецю 12C. Відносна молекулярна маса речовини дорівнює сумі відносних атомних мас всіх елементів, складових хімічна сполука, з урахуванням індексів.

Моль речовини (n) - це кількість речовини, що містить стільки молекул, атомів, іонів, електронів або інших структурних одиниць, скільки міститься їх в 12 г ізотопу вуглецю 12C.

Число структурних одиниць, що містяться в 1 молі речовини одно 6,02 • 1023.Еточісло називається числом Авогадро (NA)

Молярна маса (M) показує масу 1 благаючи речовини і дорівнює відношенню маси речовини до відповідної кількості речовини.

M = m / n

Для більш зручного порівняння здатності різних елементів до з'єднання введено поняття хімічного еквівалента. Це одне з найважливіших понять хімії, дамо йому визначення:

Хімічним еквівалентом речовини називається таке його кількість, яке з'єднується з 1 молем атомів водню або заміщує ту ж кількість атомів водню в хімічних реакціях. Маса 1 еквівалента речовини називається еквівалентною масою (mекв).

Еквівалентну масу сполуки можна визначити по його хімічною формулою, наприклад,

m екв (оксиду) = М (оксиду) / (число атомів кисню * 2);
m екв (підстави) = М (підстави) / число гідроксильних груп;
m екв (кислоти) = М кислоти / число протонів;
m екв (солі) = М солі / (число атомів металу * валентність металу).

Аналогічно можна дати визначення поняттю еквівалентний обсяг.

Еквівалентний обсяг - це той обсяг, який за даних умов займає 1 еквівалент речовини. Так як еквівалент водню дорівнює 1 моль, а в 22,4 л Н2 містяться 2 еквівалента водню; тоді еквівалентний обсяг водню дорівнює 22,4 / 2 = 11,2 л / моль, для О2 еквівалентний обсяг дорівнює 5,6 л / моль.

Визначити еквівалент речовини можна також за його з'єднанню з іншою речовиною, еквівалент якого відомий.

Визначити молярну масу еквівалента (еквівалентну масу) можна виходячи з закону еквівалентів, який говорить, що хімічні елементи з'єднуються між собою або заміщають один одного в кількостях, пропорційних їх молярним масам еквівалентів:

m1 / m2 = Мекв1 / Мекв2, де

де m1 і m2 - маси реагуючих або що утворюються речовин, m екв1 і m екв2 - еквівалентні маси цих речовин.

Основні закони хімії

Перелічені нижче закони прийнято вважати основними законами хімії.
У 1756 р М.В. Ломоносов, після тривалих випробувань, прийшов до важливого відкриття: вага всіх речовин, що вступають в хімічну реакцію, дорівнює вазі всіх продуктів реакції.

Закон збереження речовини відбивається в законі збереження маси, який полягає в наступному: маса речовин, що вступили в хімічну реакцію, дорівнює масі всіх продуктів реакції. Речовини не зникають і не виникають з нічого, а відбувається хімічне перетворення. Закон є основою при складанні хімічних реакцій і кількісних розрахунків в хімії.

У 1808 Ж. Пруст сформулював Закон сталості складу, який свідчить, що незалежно від способу отримання все індивідуальні речовини мають постійний кількісний і якісний склад.

У 1803 р Д.Дальтон відкрив Закон кратних відносин, що полягає в тому, що якщо два хімічні елементи утворюють кілька з'єднань, то вагові частки одного і того ж елемента в цих з'єднаннях, що припадають на одну і ту ж вагову частку другого елементу, відносяться між собою як невеликі цілі числа.

У 1808 р Гей-Люссак сформулював Закон об'ємних відносин:

«Обсяги газів, що вступають в хімічні реакції, і обсяги газів, які є продуктами реакції, співвідносяться між собою як невеликі цілі числа».

Важливу роль у розвитку хімічної науки відіграли газові закони (справедливі тільки для газів).

У 1811 р Авогадро ді Кваренья (Закон Авогадро) довів, що-в рівних обсягах будь-яких газів при постійних умовах (температурі і тиску) міститься однакова кількість молекул. В однакових умовах одне і те ж число молекул займають рівні обсяги, а 1 моль будь-якого при T = 273 ° К і p = 101,3 кПа газу займає об'єм 22,4 л, який називається молярним об'ємом газу (Vm).

Незалежно один від один троє вчених вивели таких законів:

закон Гей-Люссака при P = const: V1 / T1 = V2 / T2;

закон Бойля-Маріотта при Т = const: P1V1 = P2V2;

закон Шарля при V = const: P1 / T1 = P2 / T2

При об'єднанні цих трьох законів отримуємо: P1V1 / T1 = P2V2 / T2

Якщо умови відрізняються від нормальних, то застосовують рівняння Клапейрона - Менделєєва:

pV = nRT = (m / M) RT, де

p - тиск газу, V - його об'єм, n - кількість молей газу, R - універсальна газова постійна (8,314 Дж / (моль * К).

Кількість газу при нормальних умовах розраховують за формулою:

n = V / Vm = V / 22,4.

Щільність газів при заданих тиску і температурі прямо пропорційна їх молярніймасі:

ρ = m / V = ​​pM / (RT) = (p / RT) M.

Відносна густина газів показує, у скільки разів один газ важчий іншого. Щільність газу В щодо газу А визначається наступним чином:

DA (B) = ρ (В) / ρ (А) = М (В) / М (А).

Це основні закони хімії. На закінчення наведемо Закон парціальних тисків (закон Дальтона). Парціальний тиск в суміші дорівнює тому тиску газу, яким він володів би, якби займав такий же обсяг, який займає вся суміш при тій же температурі. За умови, що в газовій суміші немає хімічної взаємодії, загальний тиск газової суміші дорівнює сумі парціальних тисків газів, що входять в цю суміш:

Pобщ = p1 + p2 + p3 + ... + pn

Склад газових сумішей може виражатися кількістю речовини (n), масовими (ωn), об'ємними (φn) і молярними (χ) частками:

ωn = mn / m

φn = Vn / V

χ = ni / Σni