Глава 1. Основные понятия химии

КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Химический элемент – это вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра.

Атом – наименьшая (неделимая химическим путём) частица элемента, обладающая его химическими свойствами.

Атомная масса – масса атома в атомных единицах массы [a.e.m.].

За а.е.m. принимается 1/12 массы изотопа углерода ¹²С. Относительная атомная масса (безразмерная величина) численно равна атомной массе элемента.

Молекула - наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами и способная к самостоятельному существованию. Состоит из одинаковых или разных атомов. Соединения, образованные одинаковыми элементами, называются простыми веществами (Ne, H₂, O₂, O₃,…), а образованные разными элементами – сложными веществами (H₂O, H₂SO₄…).

Относительной молекулярной массой [Mr] называется отношение массы молекулы вещества к 1/12 массы изотопа углерода ¹²С. Она численно равна сумме относительных атомных масс всех атомов, составляющих молекулу вещества. За единицу измерения количества вещества принят моль.

Моль - количество вещества, содержащее столько же структурных единиц, сколько содержится атомов в 12г изотопа углерода ¹²С.

Один моль любого вещества содержит всегда одно и то же число структурных единиц - число Авогадро (N_A=6,02∙10²³ моль^-1). Масса 1моль вещества равна относительной молекулярной массе выражается в г/моль и называется молярной массой [М].

Эквивалентом простого или сложного вещества называется количество этого вещества, которое взаимодействует с 1г атома водорода. Это не постоянная величина. Эквивалент одного и того же вещества различен в зависимости от типа реакций. Масса одного моль эквивалента называется молярной массой эквивалента вещества.

Ионы – это заряженные одно- или многоатомные частицы, образующиеся в результате отдачи или присоединения электронов. Способность атома присоединять или замещать определенное число других атомов называют валентностью.

Степень окисления - условный заряд атома элемента, вычисленный из предположения, что молекула состоит из ионов. Она может быть положительной, отрицательной, нулевой. Обозначается арабской цифрой со знаком “+” или “-“ и ставится вверху символа элемента справа (Cl^-1, Na⁺¹, Mn⁺⁷…).

Степень окисления бывает высшей (равна № группы, в которой находится элемент в Периодической системе), низшей (определяется по формуле: номер группы минус 8) и промежуточной.

Например: элемент азот находится в V группе Периодической системы, следовательно, высшая степень окисления азота равна +5, низшая равна -3, а промежуточная меняется в пределах от +5 до -3.

Для определения степени окисления элемента в соединении используют следующие правила:

• в простых веществах (H₂, O₂…) степень окисления равна 0;

• водород в большинстве соединений имеет степень окисления +1 (кроме гидридов металлов), кислород -2(кроме перекиси) и фтор -1;

• металлы I группы главной подгруппы Периодической системы (щелочные металлы – Na, K, Cs, Rb, Fr) имеют постоянную степень окисления +1, II группы главной подгруппы (щелочно-земельные металлы Mg, Са и т.д.) +2, III группы главной подгруппы +3;

• если степень окисления какого-либо атома в молекуле неизвестна, то ее можно рассчитать, зная, что алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов молекулы равна 0, а иона - его заряду.

Например: определим степень окисления серы в H₂SO₃.

Степень окисления водорода постоянна и равна +1(число атомов водорода в H₂SO₃ равно двум), степень окисления кислорода постоянна и равна -2(число атомов кислорода – три), тогда степень окисления серы (обозначим за х) определяется из уравнения 2∙(+1)+х+3∙(-2)=0, отсюда х = + 4.

Взаимодействие химических соединений записывается с помощью химических уравнений типа:

aA + bB = cC + dD, где

A, B - реагирующие вещества;

C, D - продукты реакции; a, b, c, d- стехиометрические коэффициенты;

Основные типы химических реакций:

• реакция присоединения – это реакции, в которых два вещества реагируют с образованием одного нового: СаО + СO₂ = СаСO₃;

• реакция разложения - сложное вещество разлагается на более простые: Cu(OH)₂CuO + H₂O;

• реакция обмена – два сложных вещества в ходе реакции обмениваются своими составными частями:

2NaOH + CuSO₄ = Na₂SO₄ + Cu(OH)₂;

• реакция замещения - простое вещество замещает атомы одного из элементов в сложном:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H_2.