Лекція №1

Тема: Хімія як наука про будову, властивості, перетворення, застосування речовин. Поняття про матерію та речовини. Значення хімії у розвитку техніки, біології, медицини та інших галузей народного господарства. Основні поняття і закони хімії.

Студенти повинні знати: визначення основних понять та законів хімії; основні положення атомно-молекулярного вчення; хімічну систематичну номенклатуру;

Студенти повинні вміти: Формулювати основні закони хімії. Розв'язувати задачі за хімічними формулами та за хімічними рівняннями. Називати речовини за систематичною номенклатурою.

План лекції:

1. Основні поняття хімії:

а) атоми, молекули, йони, хімічні елементи ;

б) прості та складні речовини;

в) класифікація складних речовин;

2. Основні закони хімії

3. Розв'язування вправ та задач

Хімія належить до природничих наук. Вона вивчає склад, будову, властивості і перетворення речовин, а також явища, що супроводжують ці перетворення. Хімія тісно пов’язана з фізикою. «І ці дві науки, - писав Ломоносов, - так поєднані між собою, що одна без одної досконалими бути не можуть». речовин. Глибоке знання хімії абсолютно необхідне спеціалістам всіх галузей народного господарства. Хімія поряд з фізикою і математикою становить основу професійної підготовки спеціалістів високої кваліфікації.

Одним із найважливіших понять у хімії є поняття про хімічний елемент.

Хімічним елементом називається тип атомів, які мають однаковий заряд ядра, що дорівнює протонному числу (порядковому номеру) елемента.

Зрозуміло, що, крім хімічного елемента, речовина також є одним із основних об'єктів хімії. І це справедливо, адже з речовин складаються всі тіла, що нас оточують. Наприклад, краплини дощу, іній на гілках, туман над річкою — усе це тіла, що складаються з однієї й тієї самої речовини — води.

У наш час відомо понад 12 мільйонів речовин, і цей список, мабуть, чи не щоденно поповнюється. Речовина — це певна сукупність частинок (атомних, молекулярних, йонних), що перебуває у будь-якому з трьох агрегатних станів.

3

Атом – це електронейтральна частинка, що складається з позитивно зарядженого атомного ядра і негативно заряджених електронів.

Молекула – це найменша частинка даної речовини, що має її хімічні властивості. Хімічні властивості молекули визначаються її складом і хімічною будовою.

Речовини заведено розподіляти на прості та складні (схема 1).

Схема 1. Класифікація хімічних сполук

Під час впливу на речовини зовнішніх умов у них відбуваються різні процеси.

Фізичні процеси (нагрівання, випаровування, плавлення, охолодження, конденсація тощо), змінюючи фізичні властивості речовини, не змінюють будови атомів або молекул, з яких складається дана речовина, і не призводять до змінення хімічних властивостей, до утворення нової речовини.

Хімічними реакціями називають такі явища, в результаті яких одні речовини перетворюються в інші. Хімічні реакції-це хімічні явища.

Фізико-хімічні процеси (наприклад, розчинення) є проміжними між фізичними і хімічними процесами Вони, як правило, не викликають радикальних змін хімічних властивостей речовин, що беруть у них участь.

Ядерні процеси зв'язані з перебудовою атомів, з яких Складається речовина, а це тягне за собою зміну фізичних і хімічних властивостей речовини.

При цьому змінюється протонне число (порядковий номер) цих атомів у періодичній системі.

Кількість речови́ни — фізична величина, що характеризує кількість однотипних структурних одиниць (часток). Під структурними одиницями розуміються будь-які частки, з яких складається речовина (атоми, молекули, йони, електрони або будь-які інші частки). Одиниця кількості речовини — моль була відома ще в XIX ст.

Відношення числа молекул N речовини до кількості речовини ν називається сталою Авогадро N_A:

4

Стала Авогадро дорівнює N_A = 6.02214179·10²³ ± 0.00000030·10²³ моль^-1, вона показує, скільки атомів або молекул міститься в одному молі речовини.

Кількість речовини ν можна знайти як відношення числа N атомів або молекул речовини до сталої Авогадро N_A:

Застосовуючи одиницю кількості речовини моль, слід завжди визначати, про які саме структурні елементи системи йдеться.

Рекомендовано такі кратні й частинні одиниці моля: кмоль, ммоль, мкмоль.

На основі моля утворено велику кількість питомих (молярних) величин, зокрема — молярна маса і молярний об'єм.

Між кількістю речовини ν_X, масою m_X порції хімічно чистої речовини X та її молярною масою M_X є залежність:

Молярний об'єм дорівнює відношенню об'єму однорідної системи V до кількості речовини ν цієї системи:

До застосування рекомендовано такі частинні одиниці молярного об'єму: дм³/моль, см³/моль, допущено — позасистемну одиницю літр на моль (l/mol, L/mol; л/моль): 1 л/моль = 10^-3 м³/моль.

Молярний об'єм ідеального газу за стандартних (нормальних) умов Т = 273,15 К; p = 101325 Па дорівнює 0,02241410 м³/моль або 22,4 л/моль. Цю сталу часто застосовують у розрахунках.

При описі хімічних реакцій, кількість речовини є зручнішою величиною, ніж маса, оскільки взаємодіють молекули, які можуть мати масу, що сильно розрізняється. В той же час, використовувати в розрахунках безпосередньо кількість молекул незручно, оскільки це число дуже велике.

Наприклад для спалювання водню:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

5

потрібна в два рази більша кількість речовини водню, у порівнянні з киснем. Таким чином, використання кількості речовини полегшує інтерпретацію рівнянь реакцій (співвідношення між кількостями реагуючих речовин дорівнює відношенню коефіцієнтів в рівнянні).