Министерство образования и науки Российской Федерации

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ХИМИЯ»

для студентов специальностей 280101 (БЖТ), 280102 (БТП)

Иркутск 2008

СОДЕРЖАНИЕ

		Стр.
	Введение	2
1.	Основные законы и понятия химии	3
2.	Классы неорганических соединений	7
3.	Строение атома	10
4.	Периодический закон Д.И. Менделеева	14
5.	Химическая связь и строение молекул	16
6.	Энергетика химических процессов	21
7.	Скорость химической реакции	25
8.	Химическое равновесие	27
9.	Растворы	29
10.	Растворы неэлектролитов	32
11.	Растворы электролитов	33
12.	Гидролиз солей	37
13.	Коллоидные растворы	39
14.	Окислительно-восстановительные реакции	41
15.	Электродные потенциалы	42
16.	Коррозия металлов	45
17.	Электролиз	46

Введение

Окружающий нас мир, все существующее – это материя, которая проявляется в двух формах: вещества и поля. Химия относится к числу естественных наук и изучает вещества, их состав, строение, свойства и превращения. Особенность, выделяющая химию в естествознании, состоит в том, что она рассматривает вещество и процессы его превращения на уровне атомов, молекул. При химических превращениях происходит перегруппировка атомов, сопровождающаяся разрывом химических связей в исходных веществах и образование химических связей в продуктах реакции. В результате химических процессов возникают новые вещества с новыми химическими и физическими свойствами. Именно свойства отличают одно вещество от другого. В определенной совокупности вещества образуют материалы, которые использует человек. На базе химических знаний создаются новые технологии, позволяющие получать принципиально новые вещества и материалы, металлы и сплавы, полупроводниковые и сверхпроводниковые материалы, лекарственные препараты, красители, синтетические материалы и т.д. Каждый человек, так или иначе, непосредственно использует химические вещества и их превращения.

1. Основные законы и понятия химии Основные понятия

Объектом изучения в химии являются химические элементы и их соединения.

Химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядер.

Атом – наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все химические свойства данного элемента.

Молекула – наименьшая частица индивидуального вещества, способная к самостоятельному существованию, обладающая всеми химическими свойствами данного вещества и состоящая из одинаковых или различных атомов.

Если молекула состоят из одинаковых атомов, то вещество называют простым, например О₂, Н₂, N₂, Cl₂. Если молекула вещества состоит из атомов разных элементов, то вещество называется сложным, например CO, H₂O, NH₃, H₃PO₄.

Одной из важнейших характеристик атомов и молекул является их масса. Абсолютные величины (т.е. массы, выраженные в граммах) очень малы, например, масса атома водорода равна 1,67·10^-24 г. Поэтому для практических целей введена атомная единица массы (а.е.м.), которая составляет 1/12 часть массы атома изотопа углерода с массовым числом 12, – ¹²С (1 а.е.м.=1,667·10^-24 г).

Масса атома, выраженная в атомных единицах массы, называется относительной атомной массой и обозначается A_r. Относительная атомная масса является безразмерной величиной и показывает во сколько раз масса данного атома больше 1/12 массы ¹²С. Например, A_r(S) = 32.

Масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы, называется относительной молекулярной массой и обозначается M_r. Зная формулу химического соединения, можно рассчитать его молекулярную массу как сумму относительных атомных масс всех входящих в его состав атомов.

Например, М_r(Н₂SO₄) = 2·A_r(H) + A_r(S) + 4·A_r(O) = 2·1 + 32 + 4·16 = 98.

В химии широко применяется единица количества вещества – моль. Моль – это количество вещества, содержащее столько структурных единиц (атомов, молекул, ионов и др.) данного вещества, сколько атомов содержится в 12 г изотопа углерода ¹²С. Вычислено, что в 12 г ¹²С содержится 6,02·10²³ атомов. Это число называется числом Авогадро и обозначается N_А. Следовательно, в одном моле любого вещества содержится 6,02·10²³ частиц.

Масса одного моля вещества называется молярной массой вещества и обозначается М. Молярную массу обычно выражают в г/моль и численно она равна относительной молекулярной массе. Например, М(Н₂SO₄) = 98 г/моль.

Степень окисления (с.о.) – это заряд элемента в соединении, вычисленный, исходя из предположения, что соединение состоит из ионов. Определение степени окисления проводят, используя следующие положения:

1. Степень окисления элемента в простом веществе, например, в Zn, Сa, H₂, Вг₂, S, O₂, равна нулю.

2. Cтепень окисления кислорода в соединениях обычно равна –2. Исключения составляют пероксиды H₂⁺¹O₂^–1, Na₂⁺¹O₂^–1 и фторид кислорода О⁺²F₂.

3. Степень окисления водорода в большинстве соединений равна +1, за исключением солеобразных гидридов, например, Na⁺¹H^-1.

4. Постоянную степень окисления имеют щелочные металлы (+1); щелочноземельные металлы, бериллий и магний (+2); фтор (–1).

5. Алгебраическая сумма степеней окисления элементов в нейтральной молекуле равна нулю, в сложном ионе – заряду иона.

В качестве примера рассчитаем степень окисления хрома в соединении К₂Cr₂O₇ и азота в анионе (NO₂)^-

К₂⁺¹ Сr₂^х O₇ ^–2 2∙(+1)+ 2x + 7 (–2) = 0 x = + 6

(NO₂)^– x + 2 (–2) = –1 x = + 3