Основные понятия химии

Основные понятия химии

Вещества состоят из мельчайших частиц молекул, которые находятся в непрерывном движении. При повышении температуры скорости движения молекул увеличиваются, при снижении уменьшаются.

Молекулы различных веществ отличаются друг от друга массой, размерами и химическими свойствами. Все молекулы одного вещества одинаковы.

Молекулы состоят из более мелких частиц - атомов.

Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ состоят из разных атомов. Атомы одного элемента отличаются от атомов других элементов зарядом атомного ядра, размером и химическими свойствами. При химических реакциях изменяется состав молекулы. Атомы при химических реакциях не разрушаются. Атом электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и одного или нескольких электронов.

Молекула наименьшая частица вещества, обладающая всеми химическими свойствами данного вещества. Для некоторых веществ понятия атома и молекулы совпадают.

Химический элемент вид атомов, характеризующихся определенным зарядом ядра.

Простым веществом называется вещество, молекулы которого состоят из атомов одного элемента, например водород, кислород и азот и т. д.

Каждый элемент имеет определенный химический знак, соответствующий первым буквам латинского названия данного элемента.

Соединениями или сложными веществами называются вещества, молекулы которых состоят из атомов разных элементов, например вода.

Аллотропия - существование одного и того же элемента в виде двух или нескольких простых веществ.

Аллотропия может быть результатом образования молекул с различным числом атомов (например, кислород О 2 и озон О3) или различных кристаллических форм (например, углерод образует графит и алмаз). Этот случай называется также полиморфизмом.

Физические явления это любые изменения вещества, не при водящие к изменению состава и строения его молекул, например изменение агрегатного состояния веществ, хотя кристалл и газ, например, обладают различными физическими свойствами.

Химические явления или химические реакции это явления или реакции, при которых из одних веществ образуются новые вещества.

Химические реакции постоянно совершаются в живой и неживой природе.

Процессы ржавления, горения, гниения представляют собой химические явления. Часто явления физические и химические происходят одновременно, маскируя друг друга, например, пропускание электрического тока через проволоку сопровождается явлениями физического порядка: нагреванием проволоки, расширением ее, увеличением сопротивления ,и спусканием света, но то же нагревание проволоки на открытом воздухе приводит к явлениям химического характера: металл при нагревании реагирует с кислородом воздуха, превращаясь в оксид.

Механическая смесь и химическое соединение имеют следующие различия: При приготовлении механической смеси составные части можно брать в любых количественных соотношениях. Чтобы получить химическое соединение и при этом одно из взятых веществ не вещества в определенных соотношениях.

Свойства веществ, составляющих механическую смесь, сохраняются, так как составные части в смеси остаются химически неизменными. При химической реакции свойства исходных веществ не сохраняются, так как в результате их взаимодействия образуется новое вещество с иными свойствами. При механическом смешивании не наблюдается выделения или поглощения теплоты.

Химические реакции практически всегда сопровождаются тепловыми эффектами.

Составные части смеси , могут быть разделены на основании их физических свойств (фильтрование, отстаивание, выпаривание и другие способы). Металлы простые вещества, обладающие высокими теплои электропроводностью, ковкостью, блеском и другими характерными свойствами, которые обусловлены наличием в их кристаллической решетке свободно перемещающихся электронов (обобщенного электронного облака). Неметаллы простые вещества, не обладающие свойствами металлов.

Резкой границы меду металлами и неметаллами провести нельзя. Типы химических реакций: Реакция соединения - реакция, при которой из атомов или молекул двух или более веществ образуются молекулы одного вещества.

Реакция разложения - реакция, при которой из одного вещества образуется два или более веществ.

Реакция замещения - реакция, при которой атомы, входящие в состав простого вещества, замещают атомы одного из элементов в сложном веществе.

Экзотермические реакции реакции, протекающие с выделением теплоты.

Эндотермические реакции реакции, протекающие с поглощением теплоты.

Скорость химической реакции отношение изменения концентрации одного из реагирующих веществ ко времени, за которое это изменение произошло.

Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры, давления и агрегатного состояния.

Равновесие химическое - состояние смеси реагирующих веществ, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.

Смещение химического равновесия процесс изменения концентрации веществ в реагирующей смеси.

Изменения равновесия, вызываемые изменением внешних условий, можно предвидеть, руководствуясь общим положением, известным под названием принципа Ле Шателье : если на систему, находящуюся в равновесии, оказывать внешнее воздействие (изменять температуру, давление или концентрацию), то равновесие в системе сместится в направлении, при котором эффект произведенного воздействия уменьшится. Так, повышение температуры сместит равновесие в сторону реакций, которые идут с поглощением тепла; увеличение давления будет благоприятствовать реакциям, идущим с уменьшением объема.

Атомный вес элемента - вес атома, выраженный в углеродных единицах (у. е.), или число, показывающее, во сколько раз атом данного элемента тяжелее 1/12 части веса атома углерода (120). Молекулярный вес вес молекулы, выраженный в у. е., т. е. число, показывающее, во сколько раз моле кула данного вещества тяжелее 1/12 части веса атома углерода (12 С). Закон постоянства состава: независимо от способа получения данного соединения его весовой состав постоянен. Закон сохранения массы веществ: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, образовавшихся после реакции. Грамм-атом количество вещества, вес которого, выраженный в граммах, численно равен молекулярному весу данного вещества. Закон Авогардо : в равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое число молекул. Закон соединительных объемов: объемы газов, реагирующих между собой или образующихся в результате реакции, находятся в отношениях небольших целых чисел.

Формула химическая сокращенное обозначение состава какого-либо соединения с помощью химических законов и чисел, указывающих на количественное соотношение элементов в данном соединении.

Валентность - свойство атомов данного элемента присоединить или замещать в молекуле определенное число атомов других элементов. За единицу валентности принята валентность водорода.

Структурные формулы элементов формулы веществ с изображением валентности элементов, например в дн : Н-О-Н. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ УГЛЕВОДОРОДЫ Гибридизация - это смешивание валентных электронных облаков и образование качественно новых, равноценных гибридных валентных электронных облаков. У атома углерода в возбужденном состоянии 4 валентных электрона Они неравноценны: s-электрон сферической формы, р-электроны имеют форму восьмерки и направлены по осям х , у, z . При образовании химических связей у атома углерода происходит гибридизация. В зависимости от вида гибридизации атомы углерода могут находиться в трех валентных состояниях: I валентное состояние. Для него характерна sр3-гибридизация. В случае sp3- гибридизации образуется четыре гибридных облака, которые направлены из центра тетраэдра к его вершинам. Угол между осями гибридных электронных облаков оказывается равным 109 28 . Так образуется метан и его гомологи алканы с общей формулой CnH2n + 2 Алканы в пространстве имеют зигзагообразное строение - это ряд тетраэдров, соединенных своими вершинами: II валентное состояние - sр2-гибридизация. Если происходит sр2-гибридизация, то образуется три гибридных валентных облака, которые лежат на плоскости под углом 120 . Они образуют на плоскости три сигма-связи . Четвертая связь с соседним атомом углерода образуется в перпендикулярной плоскости двумя р-электронами , которые не участвовали в гибридизации. Так образуется этилен и его гомологи с общей формулой CnH2n. III валентное состояние sp-гибридизация. В случае sp-гибридизации образуются два гибридных облака, которые лежат на осевой линии, соединяющей ядра двух атомов под углом 180 . Они образуют две сигма-связи по осевой линии с водородом и углеродом. 2р-электрона, которые не участвовали в гибридизации, образуют с соседним атомом углерода две П-связи в двух взаимноперпендикулярных плоскостях. Так образуется ацетилен и его гомологи с общей формулой CnH2n + 2. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕВОДОРОДОВ Химические свойства, характерные для углеводородов, содержащихся в молекулах: а) простые связи; б) кратные связи. а) Алканы содержат простые связи между атомами углерода. Для них характерны реакции замещения, они трудно окисляются, не обесцвечивают раствор перманганата калия.