Закон сохранения массы

Масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции (Ломоносов, 1748) 2HgO --> 2Hg + O2

Основное содержание атомно-молекулярного учения.

1) все вещества состоят из «корпускул» (молекул); 2) молекулы состоят из «элементов» (атомов); 3) частицы – молекулы и атомы – находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения их частиц; 4) молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, а молекулы сложных веществ – из различных атомов. Атомно-молекулярное учение окончательно утвердилось в 1860 г.

(Ломоносов в 1741 )

Простое вещество и химический элемент.

Простые вещества — вещества, состоящие исключительно из атомов одного химического элемента, не связанные химически ни с каким другим элементом. Могут быть металлами (Na,Mg, Al, Bi и др.) и неметаллами (H2, N2, Br2, Si и др.)[Примеры простых веществ: молекулярные (O2, O3, H2, Cl2) и атомарные (He, Ar) газы; различные формы углерода, иод (I2), металлы (не в виде сплавов).

Химический элемент — совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и числом протонов, совпадающим с порядковым (атомным) номером в таблице Менделеева. Каждый химический элемент имеет свои название и символ, которые приводятся в Периодической системе элементов Менделеева.

Закон постоянства состава. Закон кратных отношений.

Закон постоянства состава — любое определенное химически чистое соединение независимо от способа его получения состоит из одних и тех же химических элементов (Пруст, 1808). Пример: CuS - сульфид меди. m(Cu) : m(S) = A_r(Cu) : A_r(S) = 64 : 32 = 2 : 1

Закон кратных отношений — один из стехиометрических законов химии: если два элемента образуют друг с другом более одного соединения, то массы одного из элементов, приходящиеся на одну и ту же массу другого элемента, относятся как целые числа, обычно небольшие. Например: CO m(O):m(C)=1.33 CO2 m(O2):m(C)=2.33 1.33:2.33=1:2(Дальтон, 1803)

Закон объемных отношений. Закон Авагадро.

Закон обьёмных отношений объемы вступающих в реакцию газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) относятся друг к другу как целые числа. Гей-Люсак(1808) Например, при взаимодействии 2 объемов водорода и 1 объема кислорода образуются 2 объема водяного пара.

Закон Авагадро в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул. Первое следствие один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объём, (при 0 °C и 101,3 кПа, объём 1 моля газа, равен 22,4 л.) Второе следствие из закона Авогадро: молярная масса первого газа равна произведению молярной массы второго газа на относительную плотность первого газа по второму.1811

Атомные и молекулярные массы. Моль.

Атомная масса элемента — есть отношение массы его атома к 1/12 части массы атома 12С

Моль-это количество вещества, содержащее столько структурных единиц(атомов, молекул, ионов), сколько атомов содержится в 12 г углерода.

Молярная масса равна отношению массы вещества к количеству вещества

Эквивалент. Закон эквивалентов.

Эквивалентом элемента называют такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. ZnCl2 1/1*2=1/2

Эквивалентной массой элемента называют такое его количество, которое соединяется единицей массы водорода или с 8 единицами массы кислорода или замещает эти же количества в их соединениях

Закон эквивалентов: все вещества реагируют в эквивалентных отношениях. Формула, выражающая Закон эквивалентов: m1Э2=m2Э1

Определение атомных масс. Валентность.

Метод Авогадро Относительную молекулярную массу разделить на пополам. Например, молекулярная масса хлора равна 71, следовательно, его атомная масса 35,5.

Метод Канниццаро

Этот метод применим для определения атомных масс элементов, дающих газообразные или легколетучие соединения.

Для нахождения атомной массы этим методом определяют молярную массу возможно большего числа газообразных или легколетучих соединений данного элемента. Затем на основании данных анализа рассчитывают, сколько атомных единиц массы приходится на долю этого элемента в молекуле каждого из взятых соединений. Наименьшее количество данного элемента в молекуле изученных веществ и будет его атомной массой, так как в молекуле не может находиться меньше 1 атома. Сероуглерод 12 Ацетон36 Бензол 72

Метод Менделеева

Атомную массу элемента можно рассчитать, исходя из положения этого элемента в Периодической системе. Приблизительную атомную массу элемента можно вычислить как среднеарифметическое атомных масс соседних с ним элементов. Так атомная масса алюминия, рассчитанная как среднеарифметическое атомных масс магния, кремния, бора и скандия равна

Ar(Mg)+Ar(Si)+ Ar(B)+ Ar(Sc))/4=(24,3+28,08+10,8+44,95)/4=27,03

что вполне удовлетворительно согласуется с табличной величиной 26,98. Для определения точного значения атомной массы элемента необходимо знать его эквивалентную массу. Разделив приблизительное значение атомной массы элемента на его эквивалентную массу, находят валентность элемента, округлив ее до целочисленного значения, и затем, умножая эквивалентную массу на валентность элемента, находят его точную атомную массу.

Метод Дюлонга и Пти

Из закона Дюлонга и Пти следует, что, разделив 26 на удельную теплоемкость простого вещества, легко определяемую экспериментально, можно найти приблизительное значение атомной массы данного элемента. Пример уд теплоемкость олова 0,218 г/моль 26/0,218=118 а.е.м

Валентностью называется свойство атомов данного элемента присоединять или замещать в соединении определенное число атомов другого элемента.

Важнейшие классы и номенклатура неорганических веществ.

Все вещества делятся на простые (элементарные) и сложные. Простые вещества состоят из одного элемента, в состав сложных входит два или более элементов. Простые вещества, в свою очередь, разделяются на металлы и неметаллы или металлоиды. Сложные вещества делят на органические и неорганические: органическими принято называть соединения углерода все остальные вещества называются неорганическими.

Основными называются оксиды, взаимодействующие с кислотами (или с кислотными оксидами) с образованием солей. Присоединяя (непосредственно или косвенно) воду, основные оксиды образуют основания. Например, CaO+H2O=Ca(OH)2

Кислотными называются оксиды, взаимодействующие с основаниями (или с основными оксидами) с образованием солей. Присоединяя (непосредственно или косвенно) воду, кислотные оксиды образуют кислоты.SO3+H2O=H2SO4.

Амфотерными называются оксиды, образующие соли при взаимодействии как с кислотами, так и с основаниями. Al2O3, ZnO, PbO2,Cr2O3

Несолеобразующие оксиды, как видно из их названия, не способны взаимодействовать с кислотами или основаниями с образованием солей.N20, NO

Кислоты-сложные вещества, состоящие из одного или нескольких атомов водорода, способных

заместиться на атом металла, и кислотного остатка.Число атомов кислорода определяет основность кислот.

Cвойство кислот — способность реагировать с основаниями (а также с основными и амфотернымн оксидами) с образованием солей, например:H2SO4+2NaOH=Na2SO4+H20

Важнейшие сильные кислоты — азотная , серная и соляная

Основания - сложные вещества, состоящие из атома металла, связанного с одной или несколькими гидроксогруппами -ОН.

Свойство оснований — их способность взаимодействовать с кислотами (а также с кислотными и амфотерными оксидами) с образованием солей, например:KOH+HCl=KCl+H20

К сильным основаниям относятся все щелочи. LiOH, NaOH, KOH

Соли — класс химических соединений, к которому относятся вещества, состоящие из катионов металла (или катионов аммония NH4+)и анионов кислотного остатка.

Периодический закон Д.И.Менделеева

Первоначальная формулировка:

"Свойства элементов, а потому и образуемых ими простых и сложных тел (веществ), стоят в периодической зависимости от их атомного веса".

Современная формулировка:

"Свойства химических элементов (т.е. свойства и форма образуемых ими соединений) находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов химических элементов".1869

Периодическая система химических элементов

Периодом называется горизонтальная совокупность элементов, расположенных в порядке ВОЗРАСТАНИЯ зарядов ядер атомов и характеризующихся ОДИНАКОВЫМ числом электронных слоев.

1)В периодической системе 7 периодов.

Первые три периода называют МАЛЫМИ и состоят они только из s-и p-элементов. Четыре остальных периода называют БОЛЬШИМИ. В составе 4-го и 5-го периодов появляются d-элементы, а в 6-ой и 7-ой входят f-элементы.

В связи с закономерным изменением электронного строения атомов в пределах МАЛЫХ периодов свойства элементов изменяются РЕЗКО, а в БОЛЬШИХ периодах - МЕДЛЕННО. Каждый период начинается щелочным металлом и заканчивается благородным газом(7 период-незаконченный).

Группой называют совокупность элементов, расположенных в таблице вертикально в порядке ВОЗРАСТАНИЯ заряда ядра. Номер группы в периодической системе определяет ЧИСЛО ВАЛЕНТНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ в атомах элементов(т.е число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей).8 групп, гл(S,P), и побочн.(D,F) группы.

Основные св-ва высших оксидов и гидрооксидов элементов в периоде ослабляются, в подгруппе усиливаются, тк атомный радиус элементов возрастает, кислотные св-ва этих соединений изменяются в обратном направлении. Неметалич. св-ва в периоде усилив. слева направо, а вподгруппе ослаб. сверху вниз.

Значение периодической системы

Периодическая система Д. И. Менделеева стала важнейшей вехой в развитии атомно-молекулярного учения. Благодаря ей сложилось современное понятие о химическом элементе, были уточнены представления о простых веществах и соединениях.

Прогнозирующая роль периодической системы, показанная ещё самим Менделеевым, в XX веке проявилась в оценке химических свойств трансурановых элементов.

Разработанная в XIX в. в рамках науки химии, периодическая таблица явилась готовой систематизацией типов атомов для новых разделов физики, получивших развитие в начале XX в. — физики атома и физики ядра. В ходе исследований атома методами физики было установлено, что порядковый номер элемента в таблице Менделеева (атомный номер) является меройэлектрического заряда атомного ядра этого элемента, номер горизонтального ряда (периода) в таблице определяет числоэлектронных оболочек атома, а номер вертикального ряда — квантовую структуру верхней оболочки, чему элементы этого ряда и обязаны сходством химических свойств.

Появление периодической системы открыло новую, подлинно научную эру в истории химии и ряде смежных наук — взамен разрозненных сведений об элементах и соединениях появилась стройная система, на основе которой стало возможным обобщать, делать выводы, предвидеть.

Радиоактивность

Самопроизвольное превращение атомов одного элемента в атомы других элементов, сопровождающееся испусканием частиц и жесткого электромагнитного излучения. Впервые (в 1896 г.) это явление обнаружил у соединений урана французский физик А. Беккерель. Вскоре Мария Кюри-Склодовская установила, что радиоактивностью обладают и соединения тория.

Исследованиями супругов Кюри и английского физика Э. Резерфорда было установлено, что радиоактивное излучение неоднородно: под действием магнитного поля оно разделяется на три пучка, один из которых не изменяет своего первоначального направления, а два другие отклоняются в противоположные стороны.

Например, изменение количества радона. Установили, что через 3,85 суток остается половина первоначального количества, еще через 3,85 суток — только 1/4 , затем1/8 и т. д.