1. Предмет химии в ее связь с другими науками. Основные разделы хи­мии, предмет их изучения. Значение химии в различных отраслях хо­зяйства.

Химия – наука о веществах и их превращениях, сопровождающихся изменением их хим. и физ. св-в. Такие превращения назыв. хим. реакциями. Хим. реакции следует отличать от физ. процессов и ядерных реакций.

При протекании хим. реакций всегда образовываются новые в-ва со св-вами, отличающимися от св-в исходных в-в, но никогда не образуются атомы новых элементов. Физ. процессы при их протекании вещ-ва сохраняют неизменными свои хим. св-ва, но могут изменять форму и агрегатное состояние. При ядерных реакциях происходит изменение в атомных ядрах и могут образовывать атомы новых элементов.

Исторически в химии принято выделять 4 части: неорган., орган., физ., аналит. химии. орган. химия изучает соединение углерода, неорганическая - соединение всех остальных элементов, а также простые соединения углерода, физ. химия – проблемы протекания хим. реакций, связанную с реакц. энергию, возможность протекания и направление реакций, а также св-ва в-в в различных агрегатных состояниях.

Аналитическая химия развивает точные методы анализа хим. состава веществ. Различают качественный и количественный анализ. Качественный анализ отвечает на вопрос, из чего сост. Вещество, количественный анализ – в каких соотношениях компоненты входят в состав вещ-ва.

Основные направления: -учение о строении вещ-ва; -учение о возможности протекания реакции и их направление.; - учение о скорости хим. реакции; - учение о периодическом изменении свойств элементов и их моединений.

В современной жизни, особенно в производственной деятельности че­ловека, химия играет исключительно важную роль. Нет почти ни одной отрасли производства, не связанной с применением хи­мии. Природа дает нам лишь исходное сырье — дерево, руду, нефть и др. Подвергая природные материалы химической перера­ботке, получают разнообразные вещества, необходимые для сель­ского хозяйства, для изготовления промышленных изделий и для домашнего обихода — удобрения, металлы, пластические массы, краски, лекарственные вещества, мыло, соду и т. д. Для химиче­ской переработки природного сырья необходимо знать общие за­коны превращения веществ, а эти знания дает химия.

2. Основные понятия и законы химии. Закон эквивалентов. Понятие об атомной и молекулярной массе. Закон Авогадро. Уравнение со­стояния газов.

В изолированной системе сумма масс и энергий постоянна E=m*C^2

Применительно к химии закон выражается:

Мааса веществ, участвующих в хим реакциях постоянна.

Лавуазье в 1789 подтвердил этот закон.

Закон постоянства состава. Впервые сформулировал Пруст в 1801.

!!!Всякое химически индивидуальное веш-во имеет 1 и тот же количественный состав независимо от способа его получения.

1)Zn+ 1/2O2=ZnO 2)ZnCO3= ZnO+CO2 3)Zn(OH)2=ZnO+H2O

Закон эквивалентов.

!!! Вещ-ва взаимодействуют между собой в строго определённых массовых соотношениях или эквивалентов.

Эквивалент –реальная или условная частица вещества, которая в кислотно-основных реакциях эквивалентна одному иону водорода, а в окислительно-восстановительных – одному электрону.

Эквивалентная масса – масса эквивалента, выраженная в граммах.

mэ=A/B, где А – атомная масса элемента, В – валентность.

Пример: mэ(Al)=27/3=9 г/моль

Эквивалентная масса в соединениях

mэ(кислоты)=М(кислоты)/nH^+ mэ(основания)=М(основания)/nOH^- mэ(cоли)= M(соли)/nMe*Вме mэ(оксида)=M(оксида)/nэ*Вэ m1/mэ1=m2/mэ2

Эквивалентный объем - объём одного эквивалента газа при нормальных условиях.

Vэ=Vm/n(атома)*В(атома) m1/mэ1=V2/Vэ2

Закон кратных отношений

!!!если 2 элемента образуют друг с другом хим соединение , то масса одного элемента, приходящейся в этих соединениях на одну и ту же массу другого элемена, относятся между собой как простые целые числа.

Относительная атомная масса – показывает, во сколько раз масса данного атома превышает 1/12 часть массы лёгкого изотопа углерода ¹² С.

Относительная молекулярная масса-показывает во сколько раз масса одной молекулы превышает 1/12 часть массы лёгкого изотома атома углерода ¹² С.

Закон Авогадро:Установлен 1811

!!! В равных объёмах любых газов при одинаковых физ условиях содержится одинаковое число частиц (атомов, молекул, ионов). Авогадро доказал, что в молях любых веществ содержится одинаковое количество частиц NA=6,02*

Моль- единица количества вещ-ва, содержащая столько условных частиц, сколько атомов содержится в 12 граммах лёгкого изотома атома углерода ¹² С.

Условная частица – это любая реальная частица или часть этой частицы.

Уравнение состояния газа или уравнение Менделеева-Клапейрона:

pV=nRT; R=8,314 Дж/моль*К; n=m/M моль

Валентность элемента – способность его атомов соединяться с другими атомами в определённых соотношениях.

3.Основные сведения о строении атомов. Квантово-механическая мо­дель атома. Волновые свойства электронов.

Квантово-механическая модель атомов. Уравнение Луи де Бройля. В1920-х годах доказано двойственная природасфера, согласно которой свет - двойственный объект, в одних экспериментах как волновой объект, в других – как состоящий из материальных частиц.

Длина волны =h/m

Гейзинберг предложил принцип неопределённости: невозможно одновременно с одинаково большой точностью указать положение электрона в атоме и его импульс.

Шредингер сказал, что характер волнового движения электрона в атоме близок волновому движению типа «стоячая» волна. Квадрат волновой функции характеризует вероятность нахождения электрона в данной области пространства атома.

Область пространства, в которой можно найти электрон – электронное облако.

Атом состоит из положительно заряжен­ного ядра, в котором сосредоточена преобладающая часть массы атома, и вращающихся вокруг него электронов. Положительный заряд ядра нейтрализуется суммарным отрицательным зарядом электронов, так что атом в целом электронейтрален. Возникающая вследствие вращения электронов центробежная сила уравновеши­вается силой электростатического притяжения электронов к про­тивоположно заряженному ядру. Размеры ядра очень малы по сравнению с размерами атома в целом: диаметр атома — величина порядка 10~⁸ см, а диаметр ядра — порядка 1(Н³)

4.Квантовые числа электронов. Распределение электронов по орбиталям. Принцип Паули. Порядок заполнения атомных орбиталей электрона­ми.

Возможные энергетиче­ские состояния электрона в атоме определяются

величиной глав­ного квантового числа п, которое может принимать положительные целочисленные значения: 1, 2, 3 ... и т. д. Наи­меньшей энергией электрон обладает при n = 1; с увеличением п энергия электрона возрастает. Поэтому состояние- электрона, ха­рактеризующееся определенным значением главного квантового числа, принято называть энергетическим уровнем элек­трона в атоме: при п — 1 электрон находится на первом энерге­тическом уровне

Не только энергия электрона в атоме (n связанный с ней размер электронного облака) может принимать лишь определенные зна­чения. Произвольной не может быть и форма электронного об­лака. Она определяется орбитальным квантовым чис­лом/ (его называют также побочным, или азимутальным), которое может принимать целочисленные значения от 0 до (п—1), где п — главное квантовое число.

Размеры и формы электронных облаков в атоме могут быть не любыми, а только такими, которые соот­ветствуют возможным значениям квантовых чисел п и I. Из урав­нения Шредингера следует, что и ориентация электронного облака в пространстве не может быть произвольной: она определяется значением третьего, так называемого магнитного кванто­вого числа т.

Магнитное квантовое число может принимать любые целочис­ленные значения — как положительные, так и отрицательные — в пределах от +/ до —/. Таким образом, для разных значений / число возможных значений т раз-лично. Так, для s-электронов (/==0) возможно только одно значение т (т = 0); для р-электронов (/=1) возможны три различных значения т (—1,0, +1); при 1 = 2 (f-электроны) т может принимать пять различных зна­чений (—2,—1,0,+1,4-2). Вообще, некоторому значению I со­ответствует (2/+ 1) возможных значений магнитного квантового числа, т. е. (2/+I) возможных расположений электронного об­лака в пространстве.

Исследования атомных спектров привели к выводу, что, помимо квантовых чисел п, I и т, электрон характеризуется еще одной квантованной величиной, не связанной с движением электрона вокруг ядра, а определяющей его собственное состояние. Эта ве­личина получила название спинового квантового числа или просто спина (от английского spin — кручение, вращение); спин обычно обозначают буквой s. Спин электрона может иметь только два значения: +1/2 или —1/₂; таким образом, как и в слу­чае остальных квантовых чисел, возможные значения спинового квантового числа различаются на единицу.

(Принцип Паули), согласно ко­торому в атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковыми.

Первое правило Клечковского: заполнение подуровней происходит в направлении увеличения суммы главного и орбитального квантовых чисел.

Второе пра­вило К л е ч к о в с к о г о: если для 2-х подуровней сумма главного и орбитального квантовых чисел одинаковы, то в начале полностью заполняется подуровень с меньшим значением главного квантового числа.