Основные законы и принципы

1.

Лекция 1
Основные законы и
принципы
КАФ.908 «ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»
Лектор: доцент, к.х.н.
Ефремова Екатерина Игоревна
еmail: только для старост
1

2.

1. Зимон А.Д. Физическая химия. М.; 2003.
2. Основы аналитической химии. Задачи и вопросы: Учеб. пособие для вузов. / Под ред. Ю.А. Золотова. –
М.: Высш. шк., 2002.
3. Савинкина Е.В. Общая и неорганическая химия. М., 2018.
4. Кругляков П.М.,Лещенко Н.Ф. Физическая и коллоидная химия. М., 2007.
5. Никольский А.Б.,Суворов А.В. Химия. СПб., 2001.
16. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Строение вещества. М.: Высшая школа 2001.
7. Н.В.Коровин "ОБЩАЯ ХИМИЯ« Москва «Высшая школа» 1998
2

3.

1.Введение.
2.Классификация неорганических веществ.
Простые и сложные вещества.
3.Оксиды,
гидроксиды,
Классификация,
соли.
номенклатура,
химические свойства.
3

4.

План:
4. Основные понятия и законы химии.
5. Стехеометрические расчеты
4

5.

1. Введение
Окружающий человека мир материален и, несмотря на все богатство его
проявлений, в настоящее время выделяют всего лишь две формы
существования материи: вещество и поле, которые проникают друг в друга
и при определенных условиях могут превращаться друг в друга.
Химия — наука о веществах, закономерностях их превращений (физических
и химических свойствах) и применении.
5

6.

Понятие «химия»
Химия – наука изучающая вещества и их превращения.
Она изучает состав веществ, их строение, свойства веществ, зависимость свойств от
состава и строения, а также условия превращения веществ.
Физическая химия – часть химии изучающая основные закономерности химический
явлений широко используя физические законы и методы исследования.
Виды движения:
- механическое;
- тепловое;
- химическое;
- электрическое.
Качественной и количественной характеристикой
соответствующая различным видам движения.
движения
является
энергия,
6

7.

Молекула
Это наименьшая частица определенного вещества, которая обладает
его химическими свойствами. Состав и химическое строение молекулы
определяют ее химические свойства. Все вещества состоят из молекул,
а молекулы из атомов.
Атом
Это наименьшая частица химического элемента, входящая в состав
молекул простых и сложных веществ, это электронейтральная частица,
которая состоит из положительно заряженного ядра атома и
отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра.
Химический элемент
В настоящее время известно 118 элементов, 89 из которых найдены в
природе, остальные получены искусственно.
Это такой вид атомов, который имеет определенный заряд ядра и
строение электронных оболочек.
7

8.

Основной объект изучения в химии – вещество.
Все вещества обладают массой, связанной с энергией уравнением Эйнштейна: E=mc2
Атом – основная структурная единица любого вещества
Химический элемент – вид атомов, имеющий определённый, одинаковый заряд ядра. Это
мельчайшая частица, которая не может быть разделена на составляющие химическими
методами. Каждый элемент определяется набором протонов и нейтронов, входящих в
состав ядра, а также набором электронов, формирующих оболочку вокруг ядра.
8

9.

2. Основные понятия и законы химии.
Атомное ядро
состоит из протонов (Z) и нейтронов (N), имеет положительный заряд, равный по
величине количеству протонов (или электронов в нейтральном атоме) и совпадает с
порядковым номером элемента в периодической таблице.
Суммарная масса протонов и нейтронов атомного ядра называется массовым числом A
= Z + N.
Существуют химические элементы (изотопы), имеющие одинаковый заряд ядер, но при
этом различные массовые числами, что достигается за счет разного числа нейтронов в
ядре.
9

10.

Вокруг ядра вращаются электроны.
Состояние электронов в атоме
описывает квантовая механика.
Энергетическое состояние
электрона описывается 4-мя
квантовыми числами,
полученными в волновой модели
атома(уравнение Шредингера).
10

11.

Аллотропия
явление, при котором один химический элемент может образовывать
нескольких простых веществ, различных по свойствам и строению.
Аллотропные модификации характерны, например, для кислорода (O2 и
O3), фосфора (белый, красный, черный фосфор), углерода (алмаз, графит),
серы (моноклинная, ромбическая, пластическая), олова (белое, серое,
ромбическое олово
Химическая формула
запись состава веществ с помощью химических знаков и индексов.
11

12.

Вещества:
1. Простые – состоят из атомов одного химического элементы (N2, O2, и т.д.)
2. Сложные – состоят из атомов нескольких элементов (Н2О, СО2, и т.д.)
12

13.

Классификация неорганических веществ. Простые и сложные вещества.
13

14.

Оксиды, гидроксиды, соли. Классификация, номенклатура, химические свойства.
14

15.

Количество вещества. Моль. Молярная масса
Молекула – структурная единица вещества, состоящая из атомов связанных друг с другом за счёт сил
различной природы.
Порции из 6.1023 структурных единиц вещества (атомов, молекул, ионов) называются МОЛЕМ вещества. Таким
образом, МОЛЬ – это мера количества вещества.
МОЛЬ - это КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА, равное 6,02.1023 структурных единиц данного вещества –
молекул (если вещество состоит из молекул), атомов (если это атомарное вещество), ионов (если
вещество является ионным соединением).
Масса одного моля вещества называется МОЛЯРНОЙ МАССОЙ. Она бозначается буквой М и имеет размерность
г/моль. Количество молей вещества n находят из отношения массы m этого вещества (г) к его молярной
массе М (г/моль).
15

16.

Молярный объем газов. Закон Авогадро. Постоянная Авогадро.
Значение 6,02·1023 называется ПОСТОЯННОЙ АВОГАДРО в честь итальянского
химика Амедео Авогадро. Это универсальная постоянная для мельчайших частиц
любого вещества. Она имеет обозначение NA. Иногда ее также называют ЧИСЛОМ
АВОГАДРО.
Постоянная Авогадро NA = 6,02·1023
Именно такое количество молекул содержит 1 моль кислорода О2, такое же количество атомов в 1 моле
железа (Fe), молекул в 1 моле воды H2O и т.д.
Для газообразных веществ понятие моль имеет еще одну важную особенность: такое количество частиц
любого газа всегда занимает одинаковый объем.
ЗАКОН АВОГАДРО:
Равные объемы любых газов (при одинаковых температуре и давлении)
содержат равное число молекул.
16

17.

Стехиометрия – раздел химии, в котором рассматриваются массовые или объёмные
соотношения между реагирующими веществами.
Законы стехиометрии
1. Закон сохранения массы (закон Ломоносова-Лавуазье) – общая масса веществ,
вступивших в реакцию, равна суммарной массе веществ, образовавшихся в ходе реакции.
A+B↔C+D
m(A) + m(B) = m(C) + m(D)
2. Закон постоянства состава (закон Пруста) – каждое чистое вещество независимо от
способа его получения имеет постоянный качественный и количественный состав.
C + O2 = CO2
CO + ½ O2 = CO2
17

18.

Законы стехиометрии
3. Закон кратных соотношений (закон Дальтона)
C + ½ O2 = CO (12г:16г)
C + O2 = CO2 (12г:32г)
16:32=1:2
Если два элемента образуют друг с другом несколько химических соединений, то
массовые количества одного из элементов, приходящиеся в этих соединениях на
одно и то же количество другого, относятся между собой как небольшие целые числа.
4. Закон Авогадро – в равных объёмах различных газов или паров при одинаковых внешних
условиях (Р и Т) содержится одинаковое количество частиц.
Следствия:
1. 1 моль любого газа или пара при н.у. содержит NA=6,02·1023 (число Авогадро)
2. 1 моль любого газа или пара при н.у. занимает VМ=22,4л
3. Относительная плотность одного газа по другому равна отношению их молярных масс:
M=M1·D1
18

19.

Законы стехиометрии
5. Закон парциальных давлений (закон Дальтона) – давление смеси химически
нереагирующих друг с другом идеальных газов равно сумме парциальных давлений этих
газов.