Вопрос 1

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Стехиометрические законы химии. Классификация химических реакций

Раздел химии, в котором рассматриваются количественные (массовые и объемные) соотношения между реагирующими веществами, называется стехиометрией.

Закон сохранения массы – масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции (Ломоносов, Лавуазье, 1748 г.).

Например: 2 Н2 + О2 = 2 Н2О (2×2 + 16×2= 2×18 Þ 36=36)

Закон сохранение массы является частным случаем законом сохранение массы и энергии, т.к любое превращение ,в ходе которого изменяется энергии ,сопровождается изменением массы

Закон кратных отношений – если два элемента образуют между собой два или несколько соединений, то кол-во одного элемента, приходящиеся на одно и тоже кол-во другого элемента, относятся какпростые целые числа(Дальтон 1803). Н-р: для оксидов азота (N₂O,NO,N₂O₃,NO₂,N₂O₅) весовые кол-ва кислорода, соединяющихся с одним и тем же кол-вом азота, относятся между собой как 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5.

Закон объемных отношений – при неизменных температуре и давлении объемы вступающих в реакцию газов, относятся друг к другу, а также к объемам образующихся газообразных продуктов, как простые целые числа (Гей-Люссак, 1805 г.).Например: H2 + Cl2 = 2 HCl (соотношение объемов 1:1:2)

Закон Авогадро, 1811г. – в равных объемах различных газов при одинаковых условиях (Т и Р) содержится одинаковое число молекул.

Это объясняется тем, что расстояние между молекулами в газах значительно превышает размеры самих молекул и, следовательно, число молекул, в каком либо объеме определяется не размером молекул, а расстоянием между ними, которое, в свою очередь, зависит от Т и Р.

Закон постоянства состава – всякое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав (Пруст, 1801 г.).Например: независимо от способа получения оксид углерода СO2 всегда состоит из 1 атома углерода и 2 атомов кислорода. T T

С+O2®СO2, СаСO3 ®CaO+ O2, MgСO3 + 2HCl ® MgCl2 + H2O +СO2,

Закон эквивалентов – массы реагирующих и образующихся веществ прямопропорциональны молярным массам эквивалента этих веществ.

Если реагируют вещества А и В, то: mА / mВ = Мэкв. А / Мэкв.В,

где Мэкв. = fэкв × M (fэкв.- фактор эквивалентности).

Все изменения, происходящие с веществами с течением времени, называются явлениями, которые делятся на химические и физические.

Химические явления (или химические реакции) – это явления, при которых одни вещества превращаются в другие, отличающиеся от исходных составом, строением и свойствами.

Например: окисление, горение, ржавление, брожение и т.д.

Признаки химической реакции: образование осадка, изменение цвета, выделение газа, появление запаха, выделение тепла, света.

Вещества, вступающие в химическую реакцию, называются исходными веществами (реагентами), вещества, образовавшиеся в результате реакции – продуктами реакции.

Физические явления – это явления, при которых происходит изменение формы, размеров, агрегатного состояния или образуются новые вещества за счет изменения состава ядер атомов.

Например: нагревание, испарение, измельчение, механическое движение, возникновение электрического тока, ядерные реакции и т.д.

Химические явления всегда сопровождаются физическими явлениями.

Химические реакции классифицируют по различным признакам:

По числу и составу исходных веществ и продуктов

Реакции соединения: А + В ® АВ, 2 Mg + O2 ® 2 MgO

Реакции разложения: АВ ® А + В, 2 HBr ® H2 + Br2

Реакции замещения: АВ + С ® АС + В, CuSO4 + Fe ® FeSO4 + Сu

Реакции обмена: АВ + СД®АС + ВД, NaCl +AgNO3 ® NaNO3 + AgCl¯

По признаку обратимости:

Обратимые: N2 + 3H2 « 2NH3, H2 + Cl2 « 2 HCl

Необратимые: NaOH + HNO3 ® NaNO,CaCO3 + 2HCl ® CaCl2+ H2O + CO2

Na2SO4 + BaCl2 ® 2NaCl + BaSO4¯

По тепловому эффекту:

Экзотермические (DН<0, Q > 0, многие реакции соединения)C + O2 ® CO2 , DН = - 393,5 кДж, Q = 393,5 кДж

Эндотермические (DН > 0, Q < 0, многие реакции разложения): CaCO3 ® H2O + CO2, DН = + 180 кДж, Q = 180 кДж

По изменению степени окисления элементов реагентов:

Реакции, протекающие без изменения степени окисления:

Mg(OH)2 ® MgO + H2O, KOH + HNO3 ® KNO3 + H2

Реакции, протекающие с изменением степени окисления – окислительно-восстановительные (ОВР):

Mn4+O2 + 4HCl- ® Mn2+Cl2 + Cl20 + 2H2O, 2KCl5+O2-3 ® 2KCl - + 3O02

По агрегатному состоянию реагентов:

Гомогенные: 2 NO (газ) + O2 (газ) ® 2 NO2 (газ)

Гетерогенные: S (тв.) + O2 (газ) ® SO2 (газ)

По наличию катализатора:

Каталитические (kt): 2 SО2 + O2 ® 2 SO3

Некаталитические: 4 KClО3 ® 3 KClО₄+KCl