Предмет и задачи химии. Основные понятия химии

Размещено на http://www.allbest.ru/

9

ЛЕКЦИЯ

“Предмет и задачи химии. Основные понятия химии”

План:

1. Предмет изучения химии

2. Задачи и значение химии

3. Основные понятия химии

атом элемент молекула превращение вещества

1. Предмет изучения химии

Химия - относится к естественным наукам и изучает состав, строение, свойства и превращения веществ, а также явления, сопровождающие эти превращения.

Химия изучает окружающий мир, т. е. материю, которая проявляется в двух формах: вещества и поля.

Вещество - форма материи состоящая из частиц, которые имеют массу покоя (собственную массу), занимающая часть пространства и существующая за счет сил притяжения и отталкивания. К веществам относятся макротела, микротела и элементарные частицы (з,p,n). Число природных синтезированных веществ составляет более 10 млн.

Поле - это такая форма существования материи, которая прежде всего характеризуется энергией. Посредством поля осуществляется взаимодействие между частицами вещества. Пример: электромагнитные и гравитационные поля. Неотъемлемым свойством материи является движение.

Движение материи - это любое изменение. Материя находится в непрерывном движении. Формы движения очень разнообразны - тепловая, химическая, механическая. Формы движения материи изучаются разными естественными науками: химией, физикой, биологией и др.

Предмет изучения химии: химия изучает химическую форму движения материи, под которой понимают качественное изменение веществ, т. е. разрушение одних химических связей и образование других. В результате химических процессов возникают новые вещества с новыми химическими и физическими свойствами.

Свойствами материи являются:

- масса - это мера её инертности; - энергия - это мера её движения.

Объектом изучения в химии являются химические элементы и их соединения.

2. Задачи и значение химии

Задачи химии:

1. Получение веществ с заранее заданными свойствами (для развития новой техники необходимы материалы с особыми свойствами, которых нет в природе: сверхчистые, сверхтвердые, жаростойкие, сверхпроводящие).

2. Повышение эффективности производства и качества продукции.

3. Создание безвредных, безотходных технологий.

4. Рациональное использование энергии химических превращений (в настоящее время электрическую и механическую энергию получают в основном преобразованием химической энергии природного топлива).

Значение химии для с/х:

1. Удобрения (макро- и микро-).

2. Химические средства защиты растений.

3. Лекарственные препараты.

3. Основные понятия химии

Атомно-молекулярное учение

Атомно-молекулярное учение развил и впервые применил в химии великий русский ученый М.В. Ломоносов (1741 г.). Атомно-молекулярное учение позволяет объяснить основные понятия и законы химии.

Основные положения:

1. Все вещества состоят из молекул.

2. Молекулы состоят из атомов.

3. Частицы - молекулы и атомы - находятся в непрерывном движении.

4. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ из различных атомов.

Атом - это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Элемент - вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Каждый элемент имеет своё название и символ. В настоящее время известно 109 химических элементов периодической системы (ПС). Из них в природе существует 88 и более 20-ти получены искусственным путем в процессах ядерных превращений элементов.

Символы элементов состоят из одной или двух букв латинского названия элементов и являются интернациональными. Названия элементов в каждом языке различны.

Пример: элемент с русским названием водород имеет символ “Н” (аш), который является первой буквой латинского названия этого элемента”Hydrogenium”.

Все элементы делятся на металлы и неметаллы. Если провести диагональ от бора (В) к астату (At), то к металлам будут относиться все элементы слева от диагонали + элементы побочных подгрупп, справа неметаллы.

Молекула - наименьшая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства.

Состав любой молекулы можно выразить молекулярной химической формулой - показывает качественный и количественный состав молекулы.

H₂SO₄ качественный состав: молекула состоит из атомов H, S, O

количественный: 2 атома Н, 1 атом S, 4 атома О.

- графическая формула - отображает структуру молекулы:

Н-О-Н графическая формула молекулы воды черта - обозначает общую электронную пару, т. е. одну химическую связь, число связей определяется валентностью данного элемента.

Все вещества делятся на простые и сложные:

Простые вещества - это вещества, состоящие из атомов одного элемента.

Простые вещества делятся на два класса:

- металлы - образованы элементами Ме, металлы одноатомные

- неметаллы - образованы элементами неметаллами:

Число существующих простых веществ (? 400) больше числа химических элементов, что объясняется явлением аллотропии.

Аллотропия - это явление образования нескольких простых веществ одним элементом.

Простые вещества, образованные одним и тем же элементом, называются аллотропными модификациями. Они могут отличатся

Сложные вещества - это вещества, состоящие из атомов разных элементов. Сложные неорганические вещества классифицируются на основные 4 класса:

- оксиды: CaO, SO₃

- основания: NaOH, Cu(OH)₂

- кислоты: H₂SO₄, HCl

- соли: Na₂CO₃, CaCl₂

Ионы - частицы имеющие заряд. Ионы делятся на простые и сложные.

Простые ионы - состоят из атомов одного элемента (Na⁺, Cl^-).

Сложные ионы - состоят из атомов нескольких элементов (OH^-, SO₄^2-).

Положительно заряженные ионы называются катионами.

Отрицательно заряженные - анионами.

Заряд простого иона - равен степени окисления элемента в соединении.

Необходимо помнить, что постоянные степени окисления в сложных соединениях проявляют следующие элементы:

- кислород О^-2 (исключения Н₂О₂^-1, О⁺²F₂)

- водород Н⁺¹ (искл. гидриды NaH^-1)

- щелочные Ме⁺¹: Na⁺, К⁺

- щелочно-земельные Ме⁺²: Ca²⁺, Mg²⁺, Ba²⁺

- все металлы имеют только положительную степень окисления (max-е значение = № группы) - F^-, Al⁺³

Переменные степени окисления: Fe²⁺, Fe³⁺, Cu⁺, Cu²⁺

Заряд сложного иона: NH₄⁺ - катион аммония ^{-3 +1}*^{4 = +1}

OH^- - гидроксильная группа ^{-2 +1 = -1}

Кислотный остаток - это все то, что остается от молекулы кислоты после отнятия катиона Н⁺.

Заряд кислотного остатка - всегда отрицательный (анион) и равен числу катионов водорода, которые необходимо отнять от молекулы кислоты, чтобы получить данный остаток:

Название: гидро (Н), числительное ди - (Н_2….)

Остаток от основания - все то, что остается от молекулы основания после отнятия гироксильной группы.

Заряд остатка от основания - всегда положительный (катион) и равен числу гидроксильных групп, которые необходимо отнять, чтобы получить данный остаток:

Al (OH)₃ [Al (OH)₂ ]⁺ ион дигидроксоалюминия

Al (OH)₃ [Al OH]²⁺ ион гидроксоалюминия

Al (OH)₃ Al³⁺ ион алюминия

OH^- -гидроксо

Составление молекулярных формул веществ.

В основе составления молекулярной формулы лежит принцип электронейтральности - алгебраическая сумма степеней окисления атомов в соединении всегда равна нулю, а в сложном ионе заряду иона. Так как сложное вещество состоит из ионов, то общий заряд катиона (произведение числа иона на его заряд с учетом знака) + общий заряд аниона (Х число иона на его заряд) =0.

Последовательность составления молекулярной формулы:

1. По названию определить класс соединения; записать ионы: на первом месте катион, затем анион.

2. Определить заряд катиона и заряд аниона.

3. Если заряды численно равны, то индексы =1, они не ставятся.

Если заряды не равны, то их уравнивают: находят общее кратное заряда катиона и аниона и делят его на заряд катиона (получают индекс для катиона) и на заряд аниона (получают индекс для аниона)

4. Осуществляется проверка: ? общ. зарядов катиона и аниона = 0

ПРИМЕР: Привести молекулярную формулу оксида фосфора (V)

1) оксид => PO; (V) => С. О. = +5

2) P⁺⁵ O^-2

3) общ. кратное = 10

4) 10:5 = 2 индекс для (Р)

10:2 = 5 индекс для (О)

P₂⁺⁵O₅^-2 проверка:

Размещено на Allbest.ru