МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ХІМІЇ І ЕКОЛОГІЇ

Рег. №____________

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

з дисципліни

Х І М І Я

для студентів І курсу

напряму підготовки 6.050202 – автоматизація та

комп’ютерно-інтегровані технології

галузі знань 0502 – автоматика та управління

факультету кібернетики

Херсон 2013

Конспект лекцій з дисципліни «Хімія» для студентів І курсу напряму підготовки 6.050202 – автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології галузі знань 0502 – автоматика та управління факультету кібернетики

Укладачі: Безпальченко В.М., Семенченко О.О. кількість сторінок 97.

Затверджено на засіданні кафедри

хімії і екології

протокол № 3 від 27.09. 2013 р.

Зав. кафедри д.т.н.,

проф. Міщенко Г.В.

____________________

© ХНТУ, 2013

Змістовий модуль 1. Будова речовин та перебіг хімічних реакцій Лекція 1. Основні поняття та закони хімії План лекції

1. Основні хімічні поняття.

2. Основні закони хімії.

1. Атом – найменша хімічно неподільна електронейтральна частинка матерії, що складається з позитивно зарядженого ядра й негативно заряджених електронів, і є носієм хімічних властивостей елемента. Відносна атомна маса Ar (виражена в атомних одиницях маси, величина відносна) – відношення маси даного атома до ¹/₁₂ маси атома Карбону  (1 атомна одиниця маси (а.о.м.) дорівнює ¹/₁₂ частини маси атома Карбону і становить 1,667 · 10^–27 г).

Молекула – найменша частинка речовини, яка має сталий склад, і зберігає її хімічні властивості. Під час фізичних явищ молекули зберігаються, під час хімічних – руйнуються: розкладаються на атоми або групи атомів, що утворюють нові речовини. Відносна молекулярна маса (Mr) – відношення маси молекули до ¹/₁₂ маси атома Карбону ; дорівнює сумі добутків атомних мас елементів, що входять до складу молекули, на кількість атомів у молекулі (а.о.м.).

Елемент – тип атомів, що має однакові хімічні властивості, однакове протонне число й певне середнє значення атомної маси. Хімічні елементи зумовлюють фізичні та хімічні властивості простих та складних речовин.

Кількість речовини (ν або n) – фізична величина, що визначається числом часток структурних елементів речовини: молекул, атомів, йонів. Одиницею її вимірювання є моль. Моль – кількість речовини, що містить 6,02·10²³ структурних одиниць (атомів, молекул, йонів, електронів тощо).

Молярна маса (М) – маса одного моля структурних одиниць. За абсолютною величиною вона дорівнює відносній атомній чи молекулярній масі відповідних часток. Між масою речовини (m г), її кількістю (ν, моль) та молярною масою (г/моль) існує співвідношення: .

Валентність – міра здатності атомів елементів до утворення хімічних зв’язків. За одиницю валентності приймають один хімічний зв’язок, що здатний утворити атом Гідрогену. У зв’язку із цим Гідроген є одновалентним елементом, а Оксиген – двовалентним, тому що з атомом Оксигену можуть утворювати зв’язок не більш двох атомів Гідрогену.

Проста речовина – форма існування хімічного елемента у вільному стані. Простих речовин у природі більше ніж хімічних елементів, оскільки атоми одного й того ж елемента можуть утворювати кілька простих речовин.

Алотропія – здатність хімічного елемента утворювати кілька простих речовин, що розрізняються будовою, а отже, фізичними та хімічними властивостями. Причини алотропії: різна кількість атомів у молекулі, наприклад, кисень O₂ і озон O₃; утворення різних кристалічних форм, наприклад, алмаз, графіт і карбін.

Складні речовини (хімічні сполуки) – складаються з атомів різних хімічних елементів. Їх властивості відрізняються від властивостей елементів, які входять до їх складу. Хімічна реакція або хімічне перетворення – процес, внаслідок якого з одних речовин утворюються інші, але не відбувається перетворення атомів хімічних елементів. Перетворення, у результаті яких відбувається утворення атомів нових елементів, називаються ядерними.

За ознакою зміни числа вихідних і кінцевих речовин (продуктів) реакції:

Сполучення – реакції, внаслідок яких із двох або кількох речовин утворюється одна нова речовина (H₂ + S = H₂S; 3MgO + P₂O₅ = Mg₃(PO₄)₂).

Розкладу – реакції, внаслідок яких з однієї речовини утворюється кілька нових речовин (CaCO₃  CaO + CO₂; 2KClO₃  2KCl + 3O₂).

Заміщення – Реакції, внаслідок яких атоми простої речовини заміщують атоми одного з елементів складної речовини (2NaBr + Cl₂ = 2NaCl + Br₂) .

Обміну – реакції, внаслідок яких дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинами ( H₂SO₄+BaCl₂ =BaSO₄↓ +HCl).

2. Закон збереження маси (М.В. Ломоносов 1748-1856 р., А. Лавуазье 1789 р.): в результаті хімічних перетворень сума мас речовин до реакції і сума мас речовин після реакції однакова.

Закон збереження енергії (М.В. Ломоносов): будь-яка енергія не зникає і не виникає, а тільки одні її види переходять в інші.

Закон сталості складу (Ж. Пруст, 1808 р.): кожна речовина має постійний якісний і кількісний склад незалежно від способів її одержання. Речовини, що отримані різними способами, але які мають той самий якісний і кількісний склад, повинні мати однакові хімічні властивості.

Закон кратних відношень (Д. Дальтон, 1803 р.): якщо два елементи утворюють один з одним кілька хімічних сполук, то маси одного елемента, що приходяться на ту саму масу іншого елемента, відносяться між собою як невеликі цілі числа. Застосовують до сполук, що утворюються з двох елементів. Наприклад, Карбон і Оксиген утворюють два оксиди: СО і СО₂. У цих оксидах маси Оксигену, що приходяться на одну і ту ж масу Карбону, відносяться як 1:2.

Закон об’ємних відношень (Ж. Гей-Люссак, 1805-1808 р.): об’єми взаємодіючих газоподібних речовин відносяться між собою і до об’ємів продуктів реакції, як невеликі цілі числа. Наприклад, 2NO + O₂ = 2NO₂; = 2 : 1 : 2.

Закон Авогадро (А. Авогадро, 1811 р.): у рівних об’ємах різних газів за однакових умовах міститься однакове число часток (молекул, атомів, йонів). Наслідки: 1) Моль будь-якого газу при нормальних умовах займає об’єм 22,4 л.

2) Моль будь-якого газу при нормальних умовах містить 6,02 · 10²³  часток (стала Авогадро N_А).

Закон еквівалентів (Д. Дальтон, 1803 р.)

Еквівалент (Е) – масова кількість речовини, що взаємодіє з одним атомом чи йоном Гідрогену чи заміщає таку його кількість у хімічних реакціях. Еквівалент Гідрогену Е_Н дорівнює одиниці (Е_Н = 1). Еквівалент Оксигену Е_О дорівнює восьми (Е_О = 8). Еквівалент елемента – величина змінна, що залежить від атомної маси (А) і валентності (В), що елемент має в конкретній сполуці: Е = А/В. У SO₂: Е_S = 32/4 = 8, а в SO₃: Е_S = 32/6 = 5,33. Масу 1 моля еквівалентів речовини називають молярною масою еквівалентів речовини або еквівалентною масою (М_Е).

Молярні маси еквівалентів простих речовин розраховують:

(г/моль), де – валентність елемента;  – число атомів елемента у молекулі. Молярна маса еквівалентів простої речовини дорівнює молярній масі еквівалентів хімічного елемента (М_Е(Н₂)=1 г/моль, М_Е(О₂) = 8 г/моль).