Лекция-кіріспе Химия зандары

Химия негізгі заңдары мен түсініктемелері

Химия заттардың құрамы мен құрылымы өзгеру арқылы өтетін процестерді және осы процестердің ішінде, сол сияқты материя қозғалысының басқа формалары арасындағы өзара айнылымдар мен ұштасатын заттардағы өзгерістерді зертейді. Химияның негізгі зерттеу нысаны зат және оның өзгерістері. Химияның негізгі іргетасты жалпы заңдарына жататындар: зарядтың сақталу заңы, масса мен энергияның сақталу заңы және дамудың периодтылығы заңы. Ал стехиометриялық заңдарға жататындар: құрам тұрақтылық заңы, зат массасының сақталу заңы, еселік қатынас заңы, көлемдік қатынас заңы, Авогадро заңы эквивалент заңы.

Құрам тұрақтылық заңы бойынша заттардың құрамы алу әдісіне байланыссыз тұрақты болады.

Зат массасының сақталу заңы – реакцияға дейінгі заттардың массасы ракциядан кейін заттардың массасына тең болады.

Еселік қатынас заңы – екі элемент бір-бірімен бернеше қосылыс түссе, сол элементтердің бірдей етіп алынған салмақ мөлшеріне сай келетін, сол бөлігінің өзара қатынасы кішкентай бүтін сандардың қатынасындай болады.

Авогдаро заңы – кез келген газдың бірдей температурада, бірдеу қысымда алынған бірдей көлемінде біркелкі молекула саны болады.

Газ көлемімен қысымының байланысын зерттеуге арналған тәжрибелер мынаны көрсетеді. Тұрақты температурадағы берілген газдың көлемі қысымына кері пропорционал, яғни көлем мен қысымның көбейтіндісі тұрақты шама. PV=const. Бұл теңдік Бойль заңын түсіндіреді. Химиялық бір-бірімен әректтеспейтін газдар қоспасының қысымы осы қоспаны құрап тұрған парциальды қысымдар қосылыстарына тең.

Идеальды газ күйін сипаттау үшін Менделеев Клапейрон теңдеуін қолданамыз:

.

Біріккен газ күйінің теңдеуін теңдеуін Бойль-Мариотт және Гей-Люссактың біріккен газ теңдеуі дейміз. Кез келген газдың тығыздығын теңдеумен анықтаймыз.

Негізгі газ процестері. Изохорлы процесс. Көлем тұрақты болады. Изобарлы процесс. Қысым тұрақты болады. Изотермиялы процесс. Температура тұрақты болады. Адиабаттық процесс - .

Химиялық элементтер бір – бірімен әрекеттесіп қосылыс түзгенде, ондағы элементтердің мөлшерлері әр уақытта тұрақты болатынын құрам тұрақтылық заңы көрсетеді. Сондықтан химияға эквивалент түсінігі енгізілді.

Эквивалент – екі элементтің немесе екі заттың бір – бірімен қалдықсыз әрекеттесетін тең мөлшерін көрсетеді.

Элементтің эквиваленті дегеніміз сутегі атомдарының 1 молімен әрекеттесетін немесе сондай молді қосылыстан ығыстырып шығаратын мөлшерін айтады. Мысалы, иодсутекте НІ сутегінің 1 молімен қосылып тұрғандықтан иодтың эквиваленті 1 мольге, күкіртсутекте H₂S сутегінің екі молімен қосылысатындықтан күкірттің эквиваленті 1 :2 мольге, аммиакта NH₃, азоттың эквиваленті 1 : 3 мольге, силанда SiH₄, кремнийдің эквиваленті 1 : 4 мольге тең. Эквиваленттің 1 эквивалентінің массасын оның эквиваленттік массасы дейді, ал ол г/мольмен көрсетіледі. Жоғарыда келтірілген қосылыстарда иодтың, күкірттің, азоттың, кремнийдің сәйкес эквиваленттік массалары мынадай: 127 г/моль, 32 :2 = 16 г/моль, 14 : 3 = 4,76 г/ моль, 28 : 4 = 6,5 г/моль.

Элементтің эквиваленттік массасын оның эквивалентінің молярлық массасы деп атайды.

Элементтің эквивалентін немесе эквиваленттік массасын анықтағанда оның сутегімен қосылыс түзуі міндетті емес. Қосылыстағы элементтерді талдау арқылы анықталған массалық мөлшерлері және біреуінің эквиваленті белгілі болса екінші элементтің эквивалентін табуға болады. Химиялық реакция кезінде бір элементтің қосылыстағы екінші элементтің қанша мөлшерін ығыстырғаны белгілі болса, бір элементтің белгілі эквиваленті арқылы екіншісінікі табылады. Мысалы, 7,1 г хлор калий бромидінен 16 г бром ығыстырып шығарады. Хлордың эквиваленті 35,5 г / моль екенін ескеріп, бромның эквивалентін есептеп шығар.

17,1 г хлор 16 г бромды ығыстырса, 35,5 г/ моль қанша бромды ығыстыратынын есептеу арқылы бромның эквиваленттік массасын және эквивалентін табамыз:

7,1 / 16 = 35,5 / х х = 16 . 35,5 / 7,1 = 80 г/ моль

Бромның эквиваленттік массасы 80 г/моль, ал эквиваленті 80.

Эквиваленттік көлем дегеніміз заттың бір эквивалентіне сәйкес келетін көлемді айтады. Мысалы, қалыпты жағдайда сутегінің 1 эквиваленті (1г/моль), 11,2 л оттегінің бір эквиваленті (8г/моль) 5,6л көлем алады.

Эквивалент, эквиваленттік масса ұғымдарын күрделі заттарға қолданады. Күрделі заттың эквиваленті дегеніміз оның сутегі атомдарының бір молімен немесе кез – келген заттың 1 эквивалентімен әрекеттесетін мөлшерін айтады.

Оксидтердің эквиваленттік массасы

ЭР₂О₅ = М (Р₂О₅) / 2• 3 = 142 /6= 23,66 г/моль

Қышқылдардың эквиваленттік массасы

ЭH₂SO₄ = М (Н₂SО₄) / 2 = 98 / 2 = 49 г/моль

Негіздердің эквиваленттік массасы

ЭAl(OH)₃ = М (Al(ОH)₃ / 3 = 78/3 = 26 г/моль

Тұздардың эквиваленттік массасы

ЭAl₂(SO₄)₃ = М (Al₂(SO₄)₃) / 2• 3 = 342 /6 = 57 г/моль

Алмасу реакциясына қатысатын негіздер мен қышқылдардың эквиваленттік массаларын олардың молярлық массаларын реакция кезінде жоғалтатын гидроксид немесе сутегінің иондарының сандарына бөлу арқылы табады. Мысалы,

NaOH + H₂SO₄ = NaHSO₄ + H₂O

ЭNaOH = 40/1= 40 г/моль

ЭH₂SO₄ = 98/1= 98 г/моль

2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2 H₂O

ЭNaOH = 40/1= 40 г/моль

ЭH₂SO₄ = 98/2= 49г/моль

Тотығу – тотықсыздану реакцияларында тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың эквиваленттік массаларын қосып не беріп жіберетін электрон санына сәйкес анықтайды. Мысалы,

5KNO₂ + 2 KMnO₄ + 3 H₂SO₄ = 5 KNO₃ + 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + 3 H₂O

Ионды – электронды әдіс бойынша коэффициенттерді анықтаймыз.

NO₂¯ + H₂O – 2e¯ → NO₃¯ + 2H⁺

MnO₄¯ + 8H⁺ + 5e¯ → Mn²⁺ + 4 H₂О

5 NO₂¯ + 5 H₂O + 2MnО₄¯ + 16 H⁺ → 5 NO₃¯ + 10 H⁺ + 2 Mn²⁺ + 8 H₂O

ЭKNO₂ = М (KNО₂ )/2 = 42, 5 г/моль

ЭKMnO₄= М (KMnО₄)/5 = 31,6 г/моль

Химияда эквивалент, эквиваленттік масса түсініктерін кеңінен қолдану нәтижесінде эквиваленттер заңы ашылады: Заттардың бір – бірімен әрекеттесетін мөлшері олардың химиялық эквиваленттеріне пропорционал болады. Бұл заңды есептер шығаруға қолайлы болу үшін былай айтуға болады: Әрекеттесетін заттардың массалары (көлемдері) олардың эквиваленттік массаларына (көлемдеріне) пропорционал болады:

және

мұндағы m1 , m2 – бірінші және екінші заттардың массалары, Э₁ , Э₂ – сәйкес бірінші және екінші заттардың эквиваленттері.