1KURS_PNP / ТЕХНІЧНА ХІМІЯ / ЛЕКЦІЇ ТЕХНІЧНА ХІМІЯ / ЛЕКЦІЯ 1
.doc
Лекція 1
Тема: Основні поняття, закони й теорії хімії.
Мета: Повторити основні поняття хімії: хімічний елемент, атом, молекула, кількість речовини. Повторити закони збереження маси речовини, сталості складу, об'ємних відносин, закон Авогадро і його наслідки для газів.
Обладнання й матеріали: Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва.
Базові поняття й терміни: Хімічний елемент, атом, прості та складні речовини, моль, молярна маса, маса речовини, молярний об'єм речовини, нормальні умови, хімічний склад речовини.
Тип уроку: Евристична бесіда.
-
ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП
-
ПОВТОРЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
Хімія – це наука, яка вивчає склад, будову, властивості та перетворення речовин.
Неможливо уявити собі жодну галузь, де б не використовувалися поняття та закони хімії.
Сьогодні ми з вами і повторимо основні поняття і закони хімії.
Вперше визначення хімії як науки дав М.В.Ломоносов. І саме він вперше запропонував використовувати в хімії атомно-молекулярне вчення. В подальшому положення, висловлені Ломоносовим, неодноразово повторювалися і доповнювалися, і лише в 19 столітті АМУ затвердилося безперечно. Були прийняті поняття молекула та атом.
Атом – найменша хімічно неподільна електронейтральна частинка матерії, що складається з позитивно зарядженого ядра й негативно заряджених електронів і є носієм хімічних властивостей елемента.
Молекула – найменша частинка речовини, яка має сталий склад і зберігає її хімічні властивості.
З точки зору АМУ кожен окремий вид атомів називається хімічним елементом.
Ознакою, яка відрізняє один атом від іншого, є заряд ядра атома. Саме тому більш повне визначення хімічного елементу буде таке:
Хімічний елемент – це різновид атомів з однаковим протонним числом (заряд ядра атома).
Маси атомів надзвичайно малі, і використовувати ці числа при розрахунках дуже незручно. Тому використовують відносні значення мас атомів. За одиницю відносної атомної маси прийнята а.о.м, яка дорівнює 1/12 частини маси атома ізотопу Карбону 12С.
Відносна атомна (молекулярна) маса Ar (Mr) – значення маси атома (молекули), виражене в атомних одиницях маси. 1 атомна одиниця маси /а.о.м./ дорівнює 1/12 частини маси атома ізотопу Карбону 12С і становить 1,66 · 10–24 г.
Відносна атомна маса показує, в скільки разів маса атома даного елементу більше за 1/12 частини маси атома ізотопу Карбону 12С.
Значення Ar наводяться в періодичній системі Д.І. Мендєлєєва.
Чому в періодичній системі наводяться дробні вирази відносних атомних мас?
Ізотопи – це різновид атомів з одноковим протонним числом, але різною відносною атомною масою.
наприклад:
Ar (Х) = Σ (0р1 + 0n1)
8O16 8O17 8O18
Ізотопи всіх елементів не відрізняються між собою за властивостями. Винятком є ізотопи Гідрогену: 1Н1 1Д2 1Т3
Властивості елементів, утворених цими сполуками, відрізняються між собою. Наприклад, проста вода має температуру замерзання 0 оС, важка вода (з дейтерієм) - –3 оС, відповідно температури кипіння цих сполук складають 100 оС та 103 оС.
Молекулярна маса конкретної речовини дорівнює сумі відносних атомних мас атомів усіх елементів, що входять до складу молекули, з урахуванням їх індексів.
Мr (Н2О)=2Ar (Н) + Ar(О)
Моль – це одиниця кількості речовини (входять до системи СІ) – це така кількість речовини, що містить 6,02 · 1023 структурних одиниць (атомів, молекул, йонів, електронів і т. ін.).
Число 6,02 · 1023 називають сталою Авогадро.
Na=6,02 · 1023 моль –1
Маса 1 моль даної речовини називається її молярною масою. Вона вимірюється в г/моль і позначається буквою «М». Молярну масу знаходять, як відношення маси речовини до її кількості:
, г/моль.
Молярна маса дорівнює чисельно відносній молекулярній масі речовини.
Наприклад, молярна маса сульфатної кислоти М(Н2SO4) = 98 г/моль.
Об’єм 1 моль газоподібної речовини називається молярним об’ємом.
Хімічні елементи взаємодіють один з одним в певних співвідношеннях. Наприклад, один моль атомів Гідрогену (1,0079 г) може взаємодіяти лише з одним молем атомів Хлору (35,453 г). ці масові кількості рівноцінні або еквівалентні між собою.
Еквівалент (Е) – масова кількість речовини, що взаємодіє з одним атомом чи йоном Гідрогену чи заміщає таку його кількість у хімічних реакціях. Еквівалент речовини залежить від того, в якій конкретно реакції бере участь ця речовина.
Масу 1 моль еквівалентів речовини називають молярною масою еквівалентів речовини (М1/z).
NaOH + H2SO4 → NaHSO4 + H2O
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
Молярні маси еквівалентів простих речовин розраховують за формулою:
М1/z = , (г/моль), де В – валентність елемента за формулою.
Наприклад: М1/z (Н2) = 1 г/моль, М1/z (О2) = 8 г/моль.
Молярні маси еквівалентів складних речовин.
Молярна маса еквівалентів кислоти (М1/z К) – відношення молекулярної маси кислоти до основності, яка визначається кількістю атомів Гідрогену, що беруть участь у реакції:
М1/z К = , (г/моль).
Молярна маса еквівалентів основи (М1/z О) – відношення молекулярної маси основи до кислотності, яка визначається кількістю гідроксогруп, що вступають у реакцію:
М1/z О = , (г/моль).
Молярна маса еквівалентів солі (М1/z С) – відношення молекулярної маси солі до добутку кількості атомів металу, що вступають у реакцію, на їх валентність:
М1/z С = , (г/моль).
Молярна маса еквівалентів оксиду (М1/z Ок) знаходиться аналогічно до молярної маси еквівалентів солі або як сума молярних мас еквівалентів елемента і Оксигену:
М1/z Ок = , (г/моль).
Основні закони хімії
Розділ хімії, в якому розглядаються масові та об’ємні відношення між речовинами, які реагують, називається стехіометрієй.
Основу стехіометрії становлять стехіометричні закони.
Закон збереження маси (Ломоносов): в результаті хімічних перетворень сума мас речовин до реакції і сума мас речовин після реакції однакова.
З точки зору АМУ суть закону полягає в тому, що при реакціях атоми не зникають і не виникають з нічого – їх кількість залишається незмінною до та після реакції. Так як атоми мають постійну масу і їх кількість є постійною, то і маси речовин до та після реакції залишається незмінною.
Цей закон є основою при вивченні реакцій між різноманітними речовинами та розстановки коефіцієнтів в рівнянні хімічної реакції.
2Н2 + О2 → 2Н2О
4г 32г 36 г
Закон сталості складу: кожна речовина має постійний якісний і кількісний склад незалежно від способів її одержання. Речовини, що отримані різними способами, але які мають той самий якісний і кількісний склад, мають однакові хімічні властивості.
2Н2 + О2 → 2Н2О
HCl + NaOH → NaCl + H2O
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Закон кратних відношень: якщо два елементи утворюють один з одним кілька хімічних сполук, то маси одного елемента, що приходяться на ту саму масу іншого елемента, відносяться між собою як невеликі цілі числа.
теоретично розраховані маси елементів, киї повинні вступити в реакцію
28 16 14 16 28 48 14 32 28 80 –
N2 O N O N2O3 NO2 N2O5
14 8 14 16 14---24 14 32 14 40 – розрахунок на 1 моль нітрогену
випишемо окремо числа 8:16:24:32:40
Скоротимо їх на 8: 1:2:3:4:5
Закон об'ємних відношень: об'єми взаємодіючих газоподібних речовин відносяться між собою і до об'ємів продуктів реакції, як невеликі цілі числа.
H2 + Cl2 → 2HCl
1 об. 1 об. 2 об.
V(H2): (V(Cl2) : V(HCl) = 1:1:2
N2 + 3H2 → 2NH3
1 об. 3 об. 2 об.
V(N2): (V(H2) : V(NH3) = 1:3:2
Закон Авогадро (1811 р.): у рівних об'ємах різних газів при однакових умовах міститься однакове число часток (молекул, атомів, йонів).
Висновки:
1. Моль будь-якого газу при нормальних умовах займає об'єм 22,4 л.
2. Моль будь-якого газу за нормальних умов містить 6,02 · 1023 часток (стала Авогадро NА).
H2 O2 N2 Cl2
2 г/моль 32 г/моль 28 г/моль 71 г/моль
22,4 л
6,02 · 1023 частинок
Закон еквівалентів:
2. Маси (об'єми) речовин, що реагують, пропорційні молярним масам (об'ємам) їхніх еквівалентів: