М іністерство освіти і науки України

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧУВАННЯ ТА ТОРГІВЛІ

ХІМІЯ

МОДУЛЬ 1. ЗАГАЛЬНІ ОСНОВИ АНАЛІТИЧНОЇ ХІМІЇ

Опорні конспекти лекцій для студентів напряму підготовки

6.030510 «Товарознавство і торговельне підприємництво»

Харків - 2004

Розповсюдження і тиражування без офіційного дозволу ХДУХТ заборонено

Рекомендовано до друку кафедрою хімії,

протокол № 12 від 28.05.2004 р.

Розглянуто і затверджено на засіданні науково-методичної комісії товарознавчого факультету ХДУХТ від 11.06.2004 р., протокол № 10

Рецензент: О.І. Упатова, доцент, канд. техн. наук

ВСТУП

Лекція №1 (2 години)

План

1. Предмет загальної, неорганічної та аналітичної хімії.

2. Зародження хімії та її розвиток.

3. Найважливіші поняття та закони загальної хімії.

4. Сучасне поняття моля та еквівалента. Закон еквівалентів.

Предмет загальної, неорганічної та аналітичної хімії

Теоретичну основу хімічного аналізу складають фізико-хімічні закони, і, насамперед, періодичний закон Д.І. Менделєєва, а також основні положення загальної хімії  теорія електролітичної дисоціації, закон діючих мас і т.д.

Серед фізичних, фізико-хімічних, хімічних методів аналізу останні вважаються класичними, добре перевіреними і складають основу курсу аналітичної хімії.

Кожен окремий вид матерії у хімії називається речовиною. Речовини у чистому вигляді в природі не зустрічаються. Природні речовини  це суміші, які складаються іноді з дуже великого числа різних речовин.

Явища, при яких з одних речовин утворюються інші, називають хімічними. Вивченням таких явищ займається хімія.

Хімія  це наука про перетворення речовин. Вона вивчає склад та будову речовин, залежність властивостей речовин від їх складу та будови, умови та шляхи перетворення одних речовин в інші.

Зародження хімії та її розвиток

Хімія виникла у процесі практичної діяльності людини. Під час добування засобів існування людина пізнавала причини різних явищ, знаходила можливості використання деяких перетворень речовин. У Єгипті ще задовго до нашої ери розвивалось багато ремесел, які базувались на використанні хімічних процесів. Ще раніше почався розвиток різних хімічних виробництв в інших країнах древньої культури  Індії та Китаї. Звичайно, ці відомості не складали науку, але поряд із спостереженням природних явищ вони будували основу для роздумів про будову матерії та її перетворення.

У Греції вперше виникла ідея, що основа усіх речовин єдина, що усі різноманітні речовини  це тільки різні форми одного й того ж початку. Існували думки, що усе утворилось з води, повітря, вогню. Емпедокл додав до трьох указаних початків землю та припустив існування чотирьох початків, які він назвав елементами.

У тому ж віці представники іншого філософського напрямку (Левкіпп і Демокрит) намагались пояснити будову матерії. Вони висунули ідею про те, що усі тіла природи побудовані з дуже малих твердих частинок, які вони назвали атомами.

Аристотель вважав, що у основі всього матеріального лежить першоматерія. Вона вічна, не може виникнути з нічого і перетворитись у ніщо, її кількість у природі незмінна.

У той час, як у Греції філософи приділяли увагу теоріям, в інших країнах ішло поступове накопичення практичних відомостей про хімічні перетворення. Хімія, як зібрання різних відомостей, виникла на початку нашої ери в Олександрії. Там виникла ідея про можливість перетворення неблагородних металів у золото. Після завоювання Єгипту арабами частина практичних знань збереглася. Слово “хімія” перетворилось на “алхімію”.

Перелом у розвитку хімії почався тільки у епоху Возродження. Досліди застосування хімічних препаратів під час лікування хвороб привели до появи нового напрямку в хімії, який одержав назву ятрохімії (медичної хімії). Лікар Парацельс вважав основною метою хімії приготування ліків.

У сімнадцятому сторіччі виникає новий напрямок у хімії, початок якого був покладений Робертом Бойлем (1627-1691). Він перший застосував у хімії новий метод дослідження, який базувався на уявленні про те, що знання виникають із сумування даних досліду та закономірностей, що спостерігаються у явищах природи. На прикінці сімнадцятого сторіччя німецький хімік Шталь пропонує флогістонську теорію. Теорія флогістона була відброшена у другій половині вісімнадцятого сторіччя у результаті введення у хімію точних методів дослідження, початок яким був положений роботами М.А.Ломоносова.

Найважливіші поняття та закони загальної хімії

У 1741 р. Ломоносов сформулював основні положення корпускулярної теорії будови речовини: будь-яка речовина складається з окремих дуже малих часточок, які знаходяться в безперервному русі.

Атом  це найменша елементарна електронейтральна частинка хімічного елемента, яка є носієм його властивостей. Атом складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів.

Хімічний елемент  сукупність атомів із певним зарядом ядра й однаковими властивостями.

Молекула  найменша частинка речовини, яка має її властивості, та складається зі сполучених між собою атомів.

Речовини поділяються на прості і складні. Прості речовини складаються з атомів одного елемента (наприклад, O₂, Cl₂), складні  із різних (наприклад, H₂O, NaCl, HCl). Деякі хімічні елементи утворюють кілька простих речовин. Це явище називають алотропією. Наприклад, білий та червоний фосфор. Під час відщеплення або приєднання електронів атомами утворюються іони  електричнозаряджені частинки.

Унаслідок дуже малих розмірів атомів і молекул їх, масу прийнято вимірювати в атомних одиницях маси. 1 а.о.м.=1,6610^-27 кг  це маси атома вуглецю. Маси атомів в а.о.м. приведені в таблиці ПСЕ. Відносну молекулярну масу обчислюють, складаючи відносні атомні маси елементів із яких складається молекула.

Поряд з одиницями маси та об’єму в хімії користуються також одиницею кількості речовини, яку називають моль  це кількість речовини, яка містить стільки молекул, атомів чи іонів, електронів чи інших структурних одиниць, скільки міститься атомів у 12 г ізотопа вуглецю ¹²С. У теперішній час число структурних одиниць, яке міститься в 1 моль речовини, визначено і дорівнює 6,0210²³ моль^-1=N_a. Величину N_a називають сталою Авогадро.

Відношення маси речовини до її кількості називають мольною масою речовини:

Мольна маса чисельно дорівнює відносній молекулярній масі.

Основні закони хімії

а) закон збереження маси, відкритий у 18 ст. В.М. Ломоносовим і А. Лавуаз’є: маса речовини, що вступає в хімічну реакцію дорівнює масі речовин, що утворюються в результаті реакції.

б) закон сталості складу, відкритий у 19 ст. Ж. Прустом: хімічні сполуки з молекулярною будовою мають сталий якісний і кількісний склад незалежно від їх способу добування.

в) закон Авогадро: в однакових об’ємах будь-яких газів за однакових зовнішніх умов міститься однакове число молекул. Висновок: 1 моль будь-якого газу за сталих умов завжди займає один і той же самий об’єм (за н. у.  22,4 л).

Сучасне поняття моля та еквівалента. Закон еквівалентів

Із закону постійності складу витікає, що елементи сполучаються друг із другом у певних кількісних співвідношеннях. Тому в хімію були введені поняття еквівалента та еквівалентної маси.

Еквівалент елемента (Е)  така його кількість, яка сполучається з 1 молем атомів водню, чи заміщує таку ж саму кількість атомів водню в хімічних реакціях.

Маса 1 еквівалента називається його еквівалентною масою (m_e).

Еквівалент складної речовини  це така його кількість, яка взаємодіє без залишку з 1 еквівалентом водню чи взагалі з одним еквівалентом іншої речовини.

Еквівалент простої речовини та еквівалент елемента в сполуці обчислюють, виходячи з даних про атомну масу та валентність елемента:

де А  атомна маса речовини,

 валентність атому.

Еквівалент солі А_nB_m обчислюють за формулою:

де  молекулярна маса речовини,

 кількість атомів металу у сполуці,

 валетність металу.

У 1797 р. В. Ріхтером був експериментально встановлений закон еквівалентів, який був остаточно сформульований Дж. Дальтоном у 1803 р.: хімічні елементи й речовини реагують між собою у масових частках, пропорційних їхнім еквівалентам:

Література: 1 с.14-18; 6 с.31-50