Основные понятия и законы химии

1. Лекция 1 Основные понятия и законы химии

Химия – это наука о веществах и
законах их превращений.

2.

Атом – наименьшая частица
химического элемента, обладающая его
химическими свойствами.
Химический элемент – вид атомов с
одинаковым положительным зарядом
ядра и определённой совокупностью
свойств.

3.

Молекула – наименьшая частица
вещества, способная к самостоятельному
существованию и обладающая основными
химическими свойствами вещества.
Вещество – устойчивое скопление частиц,
обладающих массой покоя. Скопление
частиц, не имеющих массу покоя – поле.

4.

Если молекулы состоят из одинаковых
атомов – вещество называется простым (Н2,
О2, Cl2, Fe, Mn…), из разных атомов сложным или химическим соединением
(СО2, H2SO4, FeCl3…).

5.

Относительная атомная масса ( Аr) –
отношение массы данного атома к 1/12 части
массы атома С-12 ( 1,66 . 10 –27кг – 1 у.е.м.).
Относительная молекулярная масса (Мr)
– отношение массы данной молекулы к 1/12
части массы атома С-12. Она равна сумме
масс всех атомов, входящих в состав
молекулы.
Эти величины безразмерные.

6.

1 моль – количество вещества (ν), содержащее
столько же структурных единиц (молекул, атомов,
ионов, электронов…), сколько содержится атомов
в 12 граммах изотопа С-12. В 12 г углерода
содержится 6,022. 1023 атомов.
NА = 6,022 . 1023 моль-1 – число Авогадро.
Масса одного моля вещества - молярная масса
(М) [г/моль, кг/моль].
М
m

7.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ
1. Закон сохранения массы и энергии
(Ломоносов 1760, Эйнштейн 1905)
В изолированной системе сумма масс и
энергий постоянна
Е = m . c2

8.

2. Закон постоянства
состава (Ж.Л.Пруст,
1808г)
Каждое химическое
соединение, независимо
от способа его
получения, всегда
обладает постоянным
качественным и
количественным
составом.
Жозеф Луи Пруст
(1754—1826)

9.

3. Закон простых
объемных отношений
(Гей-Люссак, 1808г)
Объемы вступающих в
реакцию газов
относятся между собой,
а так же к объемам
образующихся
газообразных продуктов
при неизменных условиях,
как небольшие целые
числа.
Ж. Л. Гей-Люссак
(1778 – 1850)

10.

2 Н2(г) + О2(г) → 2 Н2О (пар)
V(Н2) : V(О2) : V(Н2О) = 2 : 1 : 2

11.

4. Закон Авогадро
(1811г)
В равных объемах
любых газов, взятых
при одинаковых
условиях,
содержится
одинаковое число
частиц (молекул)
Амедео Авогадро
(1776 — 1856)

12.

Следствия:
1. Один моль любого газа при одинаковых
условиях занимает один и тот же объем
При Н.У. 1 моль любого газа имеет объем
Vm = 22,4 л/моль (молярный объем)
Н.У. Т0 = 273 К (0 0С);
Р0 = 101, 3 ∙ 103 Па = 760 мм.рт.ст. = 1 атм.
V0
Vm

13.

2. Массы равных объемов двух газов, взятых при
одинаковых условиях, относятся друг к другу как
их молярные массы.
m1 M 1
Д 1/ 2
- относительная плотность
m2 M 2
первого газа по второму, показывает во сколько
раз один газ тяжелее другого.
Абсолютная плотность газа при н.у.
М
0 ; г / л
Vm

14.

5. Закон эквивалентов
Химический эквивалент (Э, моль) – это такое
количество вещества, которое соединяется с 1
молем атомов водорода или замещает такое же
количество атомов водорода в хим. реакции.
Эквивалентная масса (МЭ, г/моль) – масса 1
химического эквивалента.

15.

Простые вещества:
Сложные вещества:
А
Мэ
W
М
Мэ
к z
к – количество катионов (анионов);
z - заряд катиона (аниона) по модулю.

16.

А 16
Мэ ( O 2 )
8 г / моль
W
2
А 27
Мэ ( Al ) 9 г / моль
W 3

17.

Кислоты
H 2 SO4 2 Н
1
SO4
2
М
2 1 32 4 16
Мэ ( H 2 SO 4 )
49 г / моль
к z
2 1

18.

Основания
Са ( OН ) 2 Са
2
2 OН
1
М
40 2 17
Мэ ( Са ( ОН ) 2 )
37 г / моль
к z
2 1

19.

Соли
СаSO4 Са
2
SO4
2
М
40 32 4 16
Мэ(СаSO4 )
53г / моль
к z
1 2

20.

Оксиды
4
Мэ(С О2
2
М 12 2 16
)
11г / моль
к z
1 4
М 12 16
Мэ(С О )
14г / моль
к z
1 2
2
2

21.

Закон эквивалентов: Массы реагирующих друг с
другом веществ, а так же продуктов реакции
пропорциональны их эквивалентным массам.
А +В = С
m ( А) M Э ( А)
m( B ) М Э ( В )
m ( A) М Э ( А)
m(C ) М Э (С )

22.

ОСНОВНЫЕ ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ
1.Объединенный закон Бойля-Мариотта и ГейЛюссака (закон газового состояния)
PV
const
T
P1V1 P2V2 P0V0
;
T1
T2
T0

23.

2. Уравнение состояния идеального газа
(уравнение Менделеева-Клапейрона)
m
PV RT
RT
M
R - универсальная газовая постоянная
R = 8,314 Дж/моль∙К (СИ)
Р (Па); V(м3); Т(К); m (г; кг); М (г/моль; кг/моль).

24.

3. Закон парциальных давлений
(закон Дальтона)
Парциальное давление (р, Па) - это
давление, которое производил бы данный
газ, если бы он при тех же условиях занимал
объем всей газовой смеси.

25.

Закон Дальтона
Давление смеси
газов, химически не
взаимодействующих
друг с другом, равно
сумме парциальных
давлений газов,
составляющих смесь.
Джон Дальтон
(1766 -1844)

26.

Пример: Смешаны азот, кислород, водород.
Робщ = р(N2) + р(О2) + р(Н2)
Парциальное давление – равно произведению
мольной доли газа на общее давление смеси.
р(O2)= N(O2) ∙ Робщ
( O2 )
N ( O2 )
( O 2 ) ( H 2 ) ( N 2 )