МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"МАТИ - РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени К.Э. Циолковского"

____________________________________________________________

Кафедра "Моделирование систем и информационные технологии"

КУРС ЛЕКЦИЙ

по дисциплине «Химия»

Направление подготовки:22.03.01( 150100.62) «Материаловедение и технологии материалов», (24.03.05) 160700.62 «Двигатели летательных аппаратов»,

15.03.04 (220700.62) «Автоматизация технологических процессов и производств», 09.03.01 (230100.62) «Информатика и вычислительная техника»

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная, очно- заочная

Москва 2014

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………….....….3

1. Классы и номенклатура химических неорганических соединений………………………………………………………………………….3

2. Электронная структура атомов и периодическая система элементов………………………………………………………………………………...….9

3. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ..………………..…...18

4. КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ…………………………….……19

4.1. ИОННЫЕ РЕАКЦИИ………………………………………...………………...20

4.2. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ.(ОВР)

4.2.1.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ……………………….…....…....23

4.2.2. ВАЖНЕЙШИЕ ОКИСЛИТЕЛИ…………………………………….………....24

4.2.3. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ ДВОЙСТВЕННОСТЬ….....25

4.2.4. СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ОВР…………………….……………….….26

5. РАСТВОРЫ……………………………………………………………………………..26

6. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА И ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА….……….30

6.1. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. ЭНТАЛЬПИЯ………………….30 6.2. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. ЭНТРОПИЯ…………………….32

6.3.. ЭНЕРГИЯ ГИББСА. НАПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССА………………………...33

7. ЭЛЕКТРОХИМИЯ………………………………………………………………….....34

7.1. ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ……………………………..………….….34

7.2. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТ (ГЭ)…………………………………………….…36

7.3. ЭЛЕКТРОЛИЗ. РАЗЛИЧИЕ ГЭ И ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА…………………………..…37

7.4. ЭЛЕКТРОЛИЗ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ……………………………………..39

8. КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ………………………………………………………………40

8.1. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ……………….……………..……………………40

8.2. ЛИОФИЛЬНЫЕ И ЛИОФОБНЫЕ СИСТЕМЫ……………………………..42

8.3. СУСПЕНЗИИ, ЗОЛИ. ГЕЛИ…………………………………………………..46

8.4. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ……………………...47

9. ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Химия - наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также законах, которым эти превращения подчиняются

Предмет химии:

1. химические элементы и их соединения,

2. закономерности, которым подчиняются различные химические реакции.

Основные законы химии:

• Закон сохранения массы и энергии:

в изолированной системе сумма масс и энергий постоянна.

• Закон постоянства состава:

каждое молекулярное химически чистое соединение имеет один и тот же количественный состав независимо от способов его получения.

• Закон эквивалентов:

все вещества реагируют в эквивалентных количествах.

• Закон кратных отношений:

если два элемента образуют между собой несколько различных соединений, то на одну и ту же массу одного из них приходятся такие массы другого, которые относятся между собой как небольшие целые числа.

Теория химического строения вещества:

свойства веществ определяются порядком связей атомов в молекулах и их взаимным влиянием.

1. Классы и номенклатура химических неорганических соединений

1.1. Основные понятия

Предметом химии как науки о веществах являются химические элементы и их соединения. Под веществами понимаются различные виды движущейся материи, обладающие массой покоя. Различают простые и сложные вещества. Простые состоят из атомов одного вида элементов, т.е. они одноэлементны. Сложные вещества состоят из атомов разных элементов, т.е. они многоэлементны.

Химическим элементом называют вид атомов с определенным положительным зарядом ядра. Исходя из этого определения, простые вещества представляют собой формы существования элементов в свободном виде; каждому элементу соответствует, как правило, несколько простых веществ (аллотропных форм), которые могут отличаться по составу, например атомный кислород О, кислород О₂ и озон О₃, или по кристаллической решетке, например алмаз и графит для элемента углерод. Простые вещества могут быть одно- или многоатомными.

Сложные вещества иначе называют химическими соединениями. Этот термин означает, что вещества могут быть получены с помощью химических реакций соединения из простых веществ – химического синтеза или разделены на элементы в свободном виде (простые вещества) с помощью химических реакций разложения – химического анализа.

Пример. 2Hg + О₂ = 2HgO

простые вещества химическое соединение

Сложные вещества, образующиеся из простых веществ, не сохраняют химические свойства составляющих веществ.

Все химические элементы по их свойствам, т.е. свойствам свободных атомов и свойствам образуемых элементами простых и сложных веществ, делят на металлические и неметаллические элементы. Условно к неметаллам относят элементы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, F, Cl, Br, I, At, O, S, Se, Te, N, P, As, C, Si, B и H, а остальные элементы считаются металлами.

К общим физическим свойствам металлов относятся высокая, электропроводность, теплопроводность и повышенная способность к пластической деформации. Металлам присущ металлический блеск и непрозрачность. При комнатной температуре все металлы (кроме ртути) находятся в твердом состоянии. Основным химическим свойством металлов является сравнительная легкость отдачи валентных электронов и переход в состояние положительно заряженных ионов. В результате этого металлы в своих соединениях проявляют только положительную окисленность.

Неметаллы не обладают характерным для металлов блеском, хрупки, имеют низкую теплопроводность и электропроводность. Некоторые из них при обычных условиях газообразные. Неметаллы проявляют как положительную, так и отрицательную окисленность.

Сложные вещества делят на органические и неорганические. Органическими принято называть соединения углерода; все остальные вещества называют неорганическими (иногда минеральными).

Построение химических формул и названий неорганических веществ подчиняется системе номенклатурных правил. Каждое вещество изображается формулой, отражающей его состав. В соответствии с этой формулой строится систематическое название вещества, также отражающее его состав. Кроме систематических названий для распространенных и хорошо известных веществ используются традиционные и специальные названия, не отвечающие в полной мере составу вещества, но более краткие и удобные для применения.