Глава 1. Основные понятия химии

Все вещества состоят из молекул.

Молекула  мельчайшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства.

Молекулы состоят из атомов.

Атом  мельчайшая частица химического элемента.

Атом состоит из ядра и электронных оболочек. Ядро, в свою очередь, состоит из нейтронов и протонов. Заряд ядра равен числу протонов.

Химический элемент  это вид атомов с определенным зарядом ядра.

Каждый химический элемент обозначается определенным символом: H  водород, O  кислород, S  сера, Cl  хлор и т.д.

Символ элемента обозначает один его атом.

Чтобы обозначить несколько атомов одного и того же элемента перед символом элемента ставится коэффициент:

2O  два атома кислорода, 5S  пять атомов серы и т.д.

Состав химических соединений обозначается при помощи химических формул, которые состоят из символов элементов и подстрочных индексов.

Молекула может содержать атомы одного и того же элемента, в таком случае вещество называется простым. Молекулы простых веществ могут быть одноатомными как, например, He или Ar, а могут состоять из двух (О₂, H₂ и др.) или нескольких (О₃, P₄, S₈ и др.) атомов.

Если в молекуле содержатся атомы разных элементов, то вещество называется сложным, например Н₂SO₄. Данная формула отражает молекулу сложного вещества, в которой содержатся два атома водорода, один атом серы и четыре атома кислорода.

Количество атомов каждого элемента в молекуле простого или сложного вещества определяет индекс.

Если индекс равен «1», то он не записывается.

1.1. Составление химических формул веществ. Понятие о валентности и степени окисления

Химические формулы веществ составляются в соответствии с валентностью элементов.

Валентность  это свойство атомов одного элемента присоединять или замещать определенное число атомов другого элемента.

Существуют элементы с постоянной и переменной валентностью.

К элементам с постоянной валентностью относятся:

Элементы	Валентность
H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Ag, F	I
O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd	II
B, Al	III

Все остальные могут иметь переменную валентность. Например:

Элементы	Валентность
Fe	II, III, VI
Cl	I, III, V, VII

Валентность знака не имеет.

Для составления формул соединений, состоящих из атомов двух элементов над символами элементов записывается их валентность, затем записываются индексы:

Если индексы одинаковы они сокращаются.

Для составления формул более сложных соединений удобнее пользоваться понятием степени окисления.

Степенью окисления называют условный заряд атома в молекуле, вычисленный из предположения, что она состоит только из ионов.

Степень окисления элемента в простых веществах принимается равной нулю.

Атомы некоторых элементов имеют постоянные значения степени окисления. К ним относятся:

Элемент	Степень окисления
F	1
Li, Na, K, Rb, Cs	+1
Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd	+2
Al, Ga	+3

Остальные элементы имеют переменную степень окисления.

Так, атом водорода имеет степень окисления +1, за исключением соединений с металлами (гидридов), в которых степень окисления водорода равна 1 (NaH^1, CaH₂^1).

В большинстве случаев степень окисления атома кислорода равна 2. Исключения составляют пероксиды (H₂O₂, Na₂O₂), в которых степень окисления кислорода равна 1, и OF₂, где кислород проявляет степень окисления +2.

Для всех остальных атомов степень окисления вычисляют, исходя из того, суммарный заряд атомов в молекуле равен нулю.

Пример 1. Вычислить степень окисления атома азота в молекуле HNO₃.

Решение.

Тогда: +1 + x + (2)3 = 0.

Отсюда: x = 5 и степень окисления атома азота равна +5.

Пример 2. Вычислить степень окисления хрома в Nа₂Сr₂О₇.

Тогда: (+1)2 + x2 + (2)7 = 0.

Отсюда: x = 6 и степень окисления атома хрома равна +6.

Пользуясь понятием степени окисления можно определить условный заряд не только отдельного атома в молекуле, но и группы атомов.

Например, в молекуле HNO₃ степень окисления атома водорода равна +1, тогда группа атомов NO₃ имеет заряд 1, так как сумма зарядов в молекуле должна быть равна 0.

Аналогично, в молекуле H₂SO₄ группа атомов SO₄ имеет заряд 2, а в молекуле H₃PO₄ заряд группы PO₄ равен 3.

Используя это соотношение, можно легко составлять формулы сложных веществ.

Пример 3. Составить формулы нитрата, сульфата и фосфата алюминия.

Решение.