Беседы с нашим абитуриентом о химии Учебное пособие

Министерство

здравоохранения Российской Федерации

Санкт-Петербургский Государственный Педиатрический Медицинский Университет

Учебное

пособие

З.М. САРКИСЯН И.В. ШКУТИНА

БЕСЕДЫ С НАШИМ

АБИТУРИЕНТОМ О ХИМИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2019

Раздел I. ОБЩАЯ ХИМИЯ

К вопросу о химической связи

Попробуем упростить Вашу подготовку, давая лаконичные ответы на обычно, вызывающие затруднения, вопросы.

Итак, химическая связь можно разделить на четыре вида: металлическая, ионная, водородная и ковалентная.

1. Металлическая связь

Классическое определение металла следующее:

Металл – это ионный каркас, цементированный электронным газом.

Рис.1. Кристаллическая решётка натрия

Следовательно, на вопрос о структуре (строении, виде кристаллической решетки) любого металла, отвечаем металлическая кристаллическая решётка, или если вопрос по связи – металлическая связь, т.к. она осуществляется в данной кристаллической решетке.

2. Ионная связь

Связь, осуществляемая между ионами, т.е. заряженными частицами (катионы – положительно заряженные ионы, анионы – отрицательно).

Для заметок и не только

Лизе Мейтнер была в семье третьим ребенком, Мария

Кюри – шестым, Иван Алексеевич Каблуков – восьмым, а Дмитрий Иванович Менделеев

– семнадцатым. Каким бы выдающимся химиком был бы, скажем, двадцать второй ребенок!

Более 100 тысяч химических реакции ежеминутно происходит в головном мозге человека.

Значит, как только видим ионы – говорим ионная связь или ионная кристаллическая решетка. С другой стороны, она (ионная связь) возможна в случае, если в молекуле присутствуют ионы металла, т.е. в оксидах, гидроксидах металлов речь идет о ионной связи, в солях (в том числе, катионов аммония) также ионная связь.

Железо можно легко превратить в газ, если его нагреть до 5 тысяч градусов Цельсия.

Половину массы Солнца составляет водород.

Этот вид связи (уже по самому названию) определяется наличием атома водорода, частично-положительно заряженного и наличием высокоэлектроотрицательного атома с час- тично-отрицательным зарядом.

Легко запомнить самые электроотрицательные атомы (напомним, что электроотрицательность / э.о.– это способность атомов смещать на себя электронную плотность с соседних атомов) – это F (самый э.о. атом), O, N (легко запомнить слово “ФОН” – F, O, N).

Различают два вида водородной связи: внутри- и межмолекулярная.

В качестве внутримолекулярной водородной связи рассмотрим молекулу глицина (интересным является тот факт, что 15 января 2006 года после семи лет путешествия космический корабль вернулся назад и сбросил на Землю капсулу с образцами звёздной пыли. В этих образцах были найдены следы глицина. Вещество явно имеет неземное происхождение, потому что в нём гораздо больше изотопа C¹³, чем в земном глицине).

Александр Флеминг впервые открыл антибиотики.

Рис. 3. Строение молекулы глицина

Связь образуется через пространство между “Н” с частичным положительным зарядом (из группы СООН) и “N” из амино-группы, имеющего на себе частично-отрицательный заряд. Образованное в результате разных зарядов притяжение между атомами одной молекулы и называется внутримолекулярной водородной связью.

Что касается межмолекулярной водородной связи, здесь можем вспомнить, например, вопрос: почему у воды аномально высокая температура кипения (100°С)?

В изумрудах содержится бериллий. Римский император Нерон использовал изумруд как монокль, через который наблюдал за гладиаторскими боями.

К сожалению, после смерти императора камень бесследно исчез

Примерами межмолекулярных водородных связей также служат связи между молекулами плавиковой (фтороводородной) кислоты, аминокислотами, спиртами и др. (водородная связь в значительной мере определяет свойства и таких биологически важных веществ, как белки и нуклеиновые кислоты. В частности, элементы вторичной структуры (например, α- спирали, β-складки) и третичной структуры в молекулах белков, РНК и ДНК стабилизированы водородными связями. В этих макромолекулах водородные связи сцепляют части той же самой макромолекулы, заставляя её сворачиваться в определенную форму. Например, двойная спиральная структура ДНК определяется в значительной степени наличием водородных связей, сцепляющих пары нуклеотидов, которые связывают одну комплементарную нить с другой).

Азот может вызвать помутнение сознания.

4. Ковалентная связь

Главное, что нужно знать – это общая электронная пара между неметаллами, образующая этот вид связи. И в зависимости от наличия или отсутствия разницы в электроотрицательности (э.о. – способность атомов смещать на себя электронную плотность с соседних атомов), связь будет полярной (есть разница в э.о., т.е. связь образована атомами разных элементов) или неполярной (связь между атомами одного и того же элемента, неполярная).

К вопросу о гидролизе

Гидролиз – взаимодействие соединений с водой, с образованием слабого электролита.

Относительно организма, самое первое, что приходит в голову – это гидролиз АТФ, сопровождающийся выделением энергии в результате разрывов макроэргических связей между остатками фосфорной кислоты.

В компьютерных микросхемах используют кремний

Для изготовления спичек используют фосфор.

Что же касается гидролиза солей, то здесь представим в виде таблицы гидролиз четырех видов солей, в зависимости от того остатками какой кислоты и какого основания они образованы.

Приводим таблицу, которая должна помочь в разборе вопроса гидролиза солей.

Титан используют для создания украшений

Для производства красных фейерверков используют стронций.

Изменения свойств атомов по периодической системе Д.И. Менделеева

Выделим три основных свойства, которые нас интересуют. Это металлические свойства, электроотрицательность и радиус атома.

Практически, каждый раз ориентируемся на подгруппу галогенов (VII группа главная подгруппа).

1.Металлические свойства: F (F2 – бесцветный газ), Cl (Cl2 – зеленый газ), Br (Br2 – бурая жидкость), J (J2 – кристаллическое вещество), следовательно, металлические свойства по группе сверху вниз увеличиваются; по периоду –

кгалогенам – уменьшаются (галогены – неметаллы.)

2.Электроотрицательность – самый электроотрицательный атом это F, значит, все к нему идет на увеличение э.о., т.е., по группе сверху вниз наблюдается уменьшение э.о.; по

периоду слева направо – увеличение э.о.

3. Радиус атома (Rат.) – расстояние от ядра до последнего энергетического уровня. По группе сверху вниз (видим увеличение значения периода, т.е. увеличение количества энергетических уровней) происходит увеличение радиуса атома. По периоду слева направо – уменьшение (двигаемся к неметаллам, уменьшается восстановительная способность, и, наоборот, растет окислительная).

Задачи

1. В воде растворили 1 г смеси хлорида, бромида и иодида калия (KCl, KBr, KI) и к полученному раствору добавили избыток раствора нитрата серебра, получив при этом после фильтрования, промывания и высушивания 1.719 г осадка. Затем на осадок подействовали избытком аммиачной воды, нерастворившийся осадок отфильтровали и к фильтранту после подкисления его серной кислотой добавили гранулированный цинк. В результате было получено 0.996 г осадка, который не реагировал с разбавленной серной кислотой, но растворялся в разбавленной азотной кислоте.

Вычислите процентное (по массе) содержание соли в смеси. Опишите с помощью соответствующих химических уравнений ход процессов, перечисленных в задаче.

Ответ: 48.9% KCl, 19.3% KI, 31.8% KBr.

Ртуть имеет самую низкую температуру плавления.

Урок химии: — Скажи-ка, Вовочка, какие вещества не растворяются в воде? Вовочка не раздумывая: — Рыбы

Канарейки чувствуют в воздухе наличие метана, поэтому их используют для поиска утечки газа

2. К 3.750 г смеси хлорида и сульфата натрия добавили концентрированную серную кислоту, получив при этом 4.234 г сульфата натрия.

Определите состав смеси в процентах по массе.

Ответ: 60.1% NaCl, 39.9% Na2SO4.

3. Выведите молекулярные формулы двух видов стекла, имеющих следующий процентный состав:

А) иенское стекло – 65% SiO2, 8.5% Na2O, 4.5% Al2O3, 11%

B2O3, 11% ZnO

Б)Специальное стекло– 15% K2O, 11% Al2O3, 5% B2O3, 57% P2O5, 12% MgO.

Ответ: состав стекла 25SiO2▪3Na2O▪Al2O3▪4B2O3▪3ZnO, специальное стекло – 2.22K2O▪4.2MgO▪1.51Al2O3▪B2O3▪6P2O5 или 2K2O▪4MgO▪2Al2O3▪B2O3▪6P2O5.

4.Объясните, почему путем растворения алюминия в соляной кислоте и последующего выпаривания нельзя получить безводный хлорид алюминия?

5.Объясните, почему окраска подкисленного раствора

КMnO4 меняется, если пропускать через него ацетилен, но остается неизменной, если пропускать метан. Опишите, физические и химические свойства метана и ацетилена. Приведите примеры использования этих веществ в технике, а также объясните, как их можно получить в лаборатории.

6.Какие количества азота (в пересчете на процентное содержание чистого азота) содержат следующие азотные удоб-

рения: 98% (NH4)2SO4, 96% NH4Cl, 100% (NH4)2SO4, 94% Ca(NO3)2*4H2O?

Вычислите, сколько килограммов каждого из перечисленных удобрений должен закупить фермер, имеющий 400 га земли, если на каждый гектар нужно внести 15 кг связанного азота.

7.Фабрики по производству косметики используют в качестве одного из видов сырья спирт, который получают из бензола и окиси этилена, синтезируемых из ацетилена.

А) Приведите уравнения реакций получения всех названных веществ на базе основных видов сырья (кокса, известняка, воды).

Б) Какое количество карбида кальция потребуется для производства 50 кг этого спирта?

В1921 году к художнику Борису Кустодиеву обратились двое молодых учёных с просьбой написать их портрет. Их аргументом было то, что Кустодиев рисует только знаменитостей, а они уверены, что тоже прославятся, пусть сейчас особо и никому не известны. Этими учёными были Пётр Капица и Николай Семёнов, будущие нобелевские лауреаты по физике и химии со- ответ-ственно.

Вкачестве гонорара они отдали художнику мешок пшена и петуха, полученных за ремонт мельницы.

В) Кратко опишите отдельные стадии производства спирта

иукажите необходимые катализаторы.

8.Какой объем воздуха (нормальные условия) необходим для сжигания 7 г фосфора, если продуктом реакции является

P2O3?

Ответ: 18.14 л воздуха

9. Вычислите, какое количество бихромата калия потребуется для получения 10 л хлора при температуре 14°С и давлении 772 мм рт.ст., если на двухромовокислый калий подействовать соляной кислотой.

Ответ: 453 г

Сухой лед является твердой формой углекислого газа

Раздел 2. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Что изучает аналитическая химия?

Аналитическая химия – в известной степени первооснова всей химии. Эту мысль мы находим у многих историков химической науки.

Федерация европейских химических обществ объявила конкурс на лучшее определение аналитической химии. Был выбран следующий вариант:

“Аналитическая химия предоставляет методы и средства, необходимые для того, чтобы заглянуть в материальный мир… с целью ответа на вопросы, касающиеся вещества:

•Что?

•Где?

•Сколько?”

Химический анализ проводился с незапамятных времен. Возможно, необходимость установления истинной ценности изделий из золота было главным стимулом к получению знаний об анализе. Испытания золота огнем описаны в одной из ранних библейских книг.

Архимед (287-212 гг. до н.э.) выполнил неразрушающий анализ золотой короны царя Герона. Он поместил корону, а также куски золота и серебра, равные ей по весу, в сосуды с водой и измерил объемы воды, вытесненные каждым из трех объектов. Объем воды, вытесненный короной, находился между объемами, вытесненными золотом и серебром. Это доказывало, что корона состояла не из чистого золота!

Производитель лапши «Доширак» выдвинут на получение Нобелевской премии по химии: — В составе лапши обнаружены химические элементы, ранее неизвестные науке.