Физические величины, характеризующие вещество. Законы химии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

ЛЕКЦИЯ

«Физические величины, характеризующие вещество. Законы химии»

атом молекулярная масса сохранение энергии

План:

1.Физические величины, характеризующие вещество

2.Основные законы химии:

- закон сохранения массы вещества

- закон сохранение энергии

- закон постоянства свойства

- закон Авогадро

- закон эквивалентов

1. Физические величины, характеризующие вещество

· Размеры атомов

Атомы различных элементов имеют разные размеры и разные массы. Массы атомов очень малы, но современные методы исследования позволяют определять их с большой точностью.

Так: m_ат.(Н) = 1,674•10^-27 кг

m_ат.(О) = 2,667•10^-26 кг

m_ат.(С) = 1,993•10^-26 кг

Массы атомов, которые выражены в обычных единицах массы (кг или г), называют - абсолютными атомными массами (m_a).

Использовать такие малые величины неудобно. Поэтому в химии обычно используются относительные атомные массы.

За единицу атомных масс принимается 1/12 часть абсолютной массы атома изотопа углерода ¹²С.

1 а.е.м. = = 1,66·10^-24 г

· Относительная атомная масса элемента Ar - это величина, равная отношению массы атома элемента к массы атома углерода ¹²С (величина безразмерная). Значения Ar элементов приводятся в периодической системе элементов Д. И. Менделеева

Относительная молекулярная масса Mr - это отношение массы молекулы вещества к массы атома ¹²С (величина безразмерная)

- равна сумме относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы с учетом количества атомов каждого элемента.

Mr(H₂O) = 2Ar(H) + Ar(O) = 2•1 +16 = 18

· В международной системе единиц за единицу измерения количества вещества принят моль - это количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов и т. д.), сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода ¹²С.

Определим число атомов ¹²С в 12 г:

N_A - число Авогадро => 1 моль любого вещества содержит 6,02•10²³ частиц

N_A-показывает число структурных единиц в моле любого вещества.

· Количество вещества (ню) - т. е. число молей, равно отношению данного числа частиц (атомов, молекул, ионов) N к N_А

·

Задача: Определить, сколько молей составляет 12,04•10²³ молекул CO_2.

1) 1 моль CO₂ - 6,02•10²³ молекул СО₂

х моль CO₂ - 12,04•10²³ молекул СO₂

или:

2) ;

Ответ: 2 моль.

· Молярная масса - масса 1 моля вещества, численно равна относительной атомной массе элемента (если вещество состоит из атомов) или относительной молекулярной массе вещества (если вещество простое или сложное). M(H₂SO₄) = 2•1+ 32+ 4•16 = 98

M - величина, связывающая массу и количество вещества

Задача: Какое количество вещества и сколько атомов содержится в 14 г железа?

; N(Fe) = 0,25 моль• 6,02•10²³ моль^-1 = 1,5•10²³ атомов

Ответ: 14 г железа содержит 0,25 моль железа и 1,5•10²³ атомов железа.

· Молярный объем газа V_m () - это объем 1 моля газа при данных условиях (Т, Р).

При нормальных условиях 1 моль газа занимает объем, равный 22,4 л.

· Молярный объем любого газа при н.у. равен 22,4

Нормальные условия: T = 0^oC или 273 К

P = 1 атм. = 760 мм.рт.ст. = 101,3 кПа

- зная молярный объем газа (V_m), можно рассчитать объем (V) любого количества () и любой массы (m) газа:

Задача: Вычислить массу 56 л водорода (н.у.).

· Относительная плотность газа

Д = -

относительная плотность одного газа по другому газу равна отношению их молярных масс.

- величина безразмерная, показывает во сколько раз один газ тяжелее другого.

Часто плотности различных газов определяют по отношению к водороду (самый легкий из газов) и по отношению к воздуху:

- относительная плотность любого газа по водороду:

- относительная плотность по воздуху:

Задача: Плотность этилена по кислороду равна 0,875. Определить молярную массу этилена.

· Массовая доля элемента в соединении

Задача: Рассчитать массовую долю (%) алюминия в оксиде алюминия.

Al₂O₃ - оксид алюминия

Ответ:

· Основное уравнение газового состояния

В расчетах, связанных с газами, часто приходится переходить от данных условий к нормальным или наоборот. При этом пользуются уравнением объединенного закона (Клапейрон):

P, V, T - при данных условиях

P₀, V₀, T₀ - при нормальных условиях

· Уравнение Клапейрона-Менделеева

Для 1 моля газообразного вещества - величина постоянная = R - универсальная газовая постоянная

(если P в Па, а V в м³)

Уравнение Клапейрона будет иметь вид для 1 моля газа

Менделеев предложил уравнение для молей газа

; ;

уравнение Клапейрона-Менделеева

Задача: Определить массу 1 м³ азота при температуре 20⁰С и давлении 3 атм.

· Химические элементы взаимодействуют друг с другом в строго определяют количествах отношениях.

Химический эквивалент - это реальная или условная частица, которая в реакциях кислотно-основного обмена соответствует 1 катиону водорода, а в ОВР 1 принятому или отданному е.

1. Эквивалентная масса элемента - это масса одного эквивалента элемента.

Эквивалентная масса кислоты:

если по реакции:

Задача: Определить эквивалентную массу фосфорной кислоты в реакции:

H₃PO₄ + NaOH > NaH₂PO₄ + H₂O;

2. Эквивалентная масса основания:

3.

если по реакции:

Al(OH)₃ + HCl > Al(OH)₂Cl + H₂O

4. Эквивалентная масса соли:



если по реакции:

Na₂CO₃ + HCl > NaHCO₃ + NaCl

5. Эквивалентная масса оксида:

если по реакции

CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O;

6. Эквивалентная масса окислителя:

7.

8. Эквивалентная масса восстановителя:

2. Основные законы химии

· Закон сохранения массы веществ - масса веществ вступивших в реакцию равна массе веществ образовавшихся в результате реакции.

На основании этого закона при написании уравнений химической реакции с помощью коэффициентов перед молекулярными формулами необходимо слева и справа уравнять число атомов каждого элемента.

Пример: 2KClO₃ = 2KCl + 3O₂

Слева: 2 атома калия, 2 хлора, 6 кислорода.

Справа: 2 атома калия, 2 хлора, 6 кислорода.

В 1748г. М.В.Ломоносов и в 1789г. А.Лавуазье независимо друг от друга открыли закон.

- закон не является абсолютным, что подтверждается уравнением Энштейна: Е = mс² (с - V света в вакууме)

- из уравнения следует, что если реакция идет с выделением энергии (тепла), то масса после реакции будет меньше, а если с поглощением энергии, то больше. Но разница очень мала и при расчетах не учитывается.

· Закон сохранения энергии (М.В. Ломоносов) - энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, она переходит из одного вида в другой в строго эквивалентных количествах.

· Закон постоянства состава (Ж.Пруст 1808г.) - всякое чистое вещество независимо от способа получения имеет постоянный количественный и качественный состав: CaCO₃ > CaO + CO₂ C + O₂ > CO₂

Следствие: все вещества реагируют между собой в строго определенных количественных соотношениях.

- закон справедлив только для веществ с молекулярной структурой постоянного свойства (дальтониды);

- состав соединений с немолекулярной структурой зависит от условий получения (бертоллиды) (TiO; TiO_0,7 - TiO_1,.3).

· Закон Авогадро - в равных объемах различных газов при одинаковых условиях (Т, Р) содержится одинаковое число молекул

Следствие:

1. 1 моль любого газа при н.у. занимает V = 22,4л

2. В 22,4 л любого газа при н.у. содержится

· Закон эквивалентов - все вещества реагируют между собой в строго определенных количествах, пропорциональных их эквивалентам:

Размещено на Allbest.ru

...