Химия как раздел естествознания. Материя. Вещество. Поле.

Естествознание – система наук о природе.

Химия – наука, изучающая превращения веществ, их состав и свойства.

Основные учения:

1. О направлении химических процессов (термодинамика).

2. О скорости химических процессов (кинетика).

3. О строении вещества.

4. О периодическом изменении свойств элементов и их соединений.

Задачи химии:

1. Получение максимального количества требуемого вещества с минимальным расходом исходных веществ и минимальными затратами энергии на осуществление процесса.

2. Получение кристаллических веществ с заданными свойствами.

3. Получение веществ с наивысшей степенью чистоты (примесей ~ 10^-3 грамм).

4. Разработка технологических процессов, при которых отсутствовали отходы (замкнутый цикл).

Химия изучает материю и ее главное свойство – движение. Материя – вещество и поле.

Вещество имеет признаки:

1. Занимает пространство.

2. Обладает массой покоя.

3. Построено за счет сил притяжения и отталкивания.

Поле – поток квантовых частиц, имеющие энергию и не имеющие массы покоя.

2. Основные классы неорганических соединений.

Оксиды – сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.

Основания – сложные вещества, состоящие из гидроксогруппы и элемента; растворимые (щелочи) и нерастворимые.

Кислоты – сложные вещества, состоящие из водорода и кислотного остатка; сильные, средние и слабые; устойчивые и неустойчивые.

Соли – сложные вещества, состоящие из кислотного остатка и элемента.

Степень диссоциации – способность распадаться на ионы.

3. Основные понятия и законы химии. Закон эквивалентов.

1. - уравнение Менделеева-Клапейрона.

2. - следствия закона Авагадро.

3. - относительная плотность – отношение масс равных объемов.

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

Способы определения эквивалента:

1. Простые вещества:

;

2. Сложные вещества:

;

а) Оксиды: ;

б) Соли: ;

в) Кислоты: ;

г) Основания: ;

3. Газы:

.

- Закон эквивалентов – вещества реагируют друг с другом в количествах прямопропорционально молярным массам их эквивалентов.

4. Строение атомов и периодическая система элементов.

- закон Мозли, где a, b – константы для аналогичных серий, Z – порядковый номер.

На основе закона Мозли:

1. Порядковый номер элемента имеет определенный физический смысл и выражает свойства атома – величину заряда.

2. Экспериментальный метод проверки правильного расположения элементов.

3. Установлено общее число мест в каждом периоде и послужил основой для открытия новых элементов.

Постулаты Бора:

1. Электрон вращается по определенным орбитам – стационарным. Номер стационарной орбиты n – главное квантовое число, характеризующее общий запас энергии электрона на данной орбите, его энергетический уровень.

2. При движении электрона по стационарным орбитам изменение энергии не происходит. При переходе электрона с ближней орбиты к дальней энергия поглощается, а при возвращении энергия выделяется.

3. Изменение энергии происходит квантово-дискретно: .

n – главное квантовое число – номер стационарной орбиты (1s², 2s²2p⁶). n=1, 2, 3, …

l – орбитальное квантовое число – обозначение энергетического подуровня, формы орбитали (s, p, d, f). l=0(s), 1(p), 2(d), …, n-1.

m_l – магнитное квантовое число – ориентация орбиталей в пространстве. m_l=0,±l.

m_s – спиновое квантовое число – механический момент электрона. m_s=±1/2.

Правила составления электронных конфигураций:

1. Принцип минимальной энергии:

- электроны заполняют орбитали в порядке повышения их энергии;

- в много электронных атомах кроме притяжения электроны испытывают отталкивание, поэтому последующее возрастание энергии усложняется.

2. Правила Кличковского:

- увеличение энергии происходит в порядке возрастания суммы n+l;

- если значения n+l для двух состояний одинаково, то электроны заполняют электроны с меньшим значением n.

3. Принцип Паули:

- в атоме не может быть двух электронов обладающих одинаковыми наборами квантовых чисел (n, l, m_l, m_s).

4. Правило Гунда:

- заполнение орбиталей одной подоболочки начинается одиночными электронами с одинаковым спином ([1 ][1 ][1 ]); s-элемент – валентные s-электроны последнего уровня, p-элемент - валентные s- и p-электроны, d-элемент – валентные s-электроны последнего и d-электроны предпоследнего уровней.

Энергия ионизации – энергия необходимая для удаления электрона из атома.

По группе энергия ионизация уменьшается, т.к. радиус увеличивается и валентные электроны менее прочно связаны с ядром.

По периоду энергия ионизации возрастает, с увеличением числа валентных электронов радиус атома уменьшается.

Энергия сродства к электрону – энергия, выделяемая в результате присоединения электрона к атому.