скачать книгу бесплатно
Пособие по неорганической химии
Фаина Львовна Лубенская
Пособие по неорганической химии является хорошим подспорьем для учащихся средней и старшей школы. В нем подробно даются самые основные понятия предмета химия с наглядными примерами. Автором книги является учитель химии долгие годы проработавший в школе и подготовивший целую плеяду будущих студентов ВУЗов и ученых, которые внесли вклад в развитие науки нашей страны и многих стран за рубежом.
Фаина Лубенская
Пособие по неорганической химии
Автором данного пособия является Лубенская Ф. Л., Заслуженный учитель РСФСР и Отличник народного просвещения.
Выражается благодарность инженеру-химику Шиверской И. П., принявшей активное участие в редактировании текста данного пособия.
Химия – наука чудес, в ней скрыто счастье человеческое.
М. Горький
Широко простирает химия руки свои в дела человеческие.
(М. Ломоносов
Общая химия
Введение
Явления физические и химические
Происходящие с телами изменения называются явлениями.
Явления, при которых состав вещества остается неизменным – это физические явления. При физических явлениях происходит изменение формы, агрегатного состояния, температуры вещества.
Пример. При нагревании воды она будет испаряться, а при температуре ниже 0°C – превращаться в лед, однако ее состав при этих превращениях не изменяется.
Явления, при которых вещество претерпевает глубокие изменения, в результате чего получается вещество с новыми свойствами, называются химическими явлениями.
Химические явления составляют основу жизни всей природы.
Химические процессы (вместе с физическими) определяют состав нашей планеты. Эти же процессы создают почву, ткани растений и животных.
Химические изменения поддерживают жизнь всех организмов. В результате химических явлений происходит превращение одних веществ в другие, т.е. изменяется состав молекул – образуются молекулы новых веществ.
Примеры химических явлений. Железо во влажном воздухе покрывается ржавчиной – образуется оксид железа (Fe
O
). Медные пластины при нагревании теряют свой блеск и покрываются налетом черного цвета: оксидом меди (CuO). Лента металлического магния горит ослепительно ярким светом, образуя порошок белого цвета – оксид магния (MgO).
Процесс превращения одних веществ в другие, отличающиеся составом и свойствами от исходных веществ – называется химической реакцией.
Химическая реакция – это процесс превращения одних веществ в другие без изменения общего числа и природы атомов, из которых эти вещества состоят.
Способ выражения химической реакции, его качественной и количественной сторон – это уравнение химической реакции, где отражены химические формулы и уравнения, описывающие состав и их химическое строение.
Пример химической реакции:
NaOH + HCl = NaCl + H
O
Уравнения химических реакций основаны на законе массы реагирующих веществ (М. В. Ломоносов). Поскольку при химических реакциях атомы сохраняются, масса атомов, вступивших в реакцию, в точности равна массе атомов, содержащихся в продуктах реакции – это количественная сторона химической реакции.
Атомно-молекулярное учение в химии
Атомно-молекулярное учение в химии окончательно утвердилось в середине XIX в. На международном съезде химиков г. Карлсруэ в 1860 г. были приняты определения понятий молекулы и атома.
Молекула – это наименьшая частица данного вещества, способная существовать самостоятельно и обладающая его химическими свойствами. Химические свойства молекулы определяются ее составом и химическим строением.
Атом – мельчайшая химически неделимая электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Атомы находятся в природе в различных формах: входят в состав простых и сложных веществ, существуют в виде ионов или одиночных атомов.
Химические элементы
Химическим элементом называется каждый отдельный вид атомов. Важнейшей характеристикой атома является положительный заряд его ядра. Таким образом, химический элемент – это определенный вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра.
Простые и сложные вещества. Аллотропия
Простые вещества – это вещества, образованные из атомов одного элемента.
Простое вещество отличается от понятия "химический элемент" тем, что простое вещество имеет определенный химический состав, строение, физические и химические свойства.
Пример. Простое вещества железо образовано атомами элемента железа, простое вещество азот – атомами элемента азота. Молекулы простых веществ могут состоять из одного (He, Ne), двух (О
, N
, Н
) и большего числа атомов (О
– озон) одного элемента.
Многие химические элементы образуют несколько простых веществ, различных по строению и свойствам. Это явление называется аллотропией, а образующиеся вещества – аллотропными видоизменениями или модификациями.
Пример. Элемент кислород образует две аллотропные модификации – кислород О
и озон О
; элемент углерод – три: алмаз, графит и карбин.
Явление аллотропии вызывается двумя причинами:
1. Различным числом атомов в молекуле (например, кислород О
и озон О
);
2. Образованием различных кристаллических форм (например – алмаз, графит, карбин).
Сложные вещества, или химические соединения – это вещества, образованные атомами разных элементов, т.е. это устойчивая совокупность частиц (атомов, молекул, ионов), обладающая определенным составом, физическими и химическими.
Пример. Поваренная соль (NaCl) образована атомами элементов натрия и хлора, вода (Н
О) – атомами элементов водорода и кислорода.
Относительная атомная масса
Относительная атомная масса элементов – физическая величина, которая показывает, во сколько раз средняя масса атомов данного химического элемента больше 1/12 части массы атома углерода-12.
Относительные атомные массы (сложившийся термин – атомная масса) обозначается как А
, где индекс r – начальная буква английского слова – relative – относительный.
Относительная молекулярная масса
Относительная молекулярная (формульная) масса – физическая величина, равная отношению средней массы структурной единицы данного химического вещества к 1/12 части массы атома углерода-12.
Относительная молекулярная масса показывает, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массы углерода-12.
Моль. Молярная масса
Моль – это количество вещества, пропорциональное числу элементарных структурных единиц, составляющих данную порцию вещества. Зная массу одного атома углерода 1,993?10–
кг, можно вычислить число атомов (N
) в 0,012 кг углерода:
N
= 0,012 кг / 1,993?10–
кг = 6,02?10
Величина N
называется постоянной Авогадро.
Химические уравнения записывают с помощью химических формул и знаков. Они служат для изображения химических реакций и отражают закон сохранения массы веществ.
В каждом уравнении имеется две части, соединенных знаком равенства. В левой части записывают формулы веществ, вступающих в реакцию, в правой – формулы веществ, образующихся в результате реакции. Число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения должно быть одинаковым.
Пример:
2 Са + О
= 2СаО.
Основные законы химии
1. Закон сохранения массы вещества – масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.
Пример. При взаимодействии двух атомов молекул водорода и хлора образуется две молекулы хлористого водорода:
Н
+ Cl
= 2HCl
Поскольку атомы имеют постоянную массу, не меняется и масса веществ до и после реакции.
2. Закон постоянства состава – всякое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.
Пример. Углекислый газ можно получить различными способами:
– из углерода и кислорода:
С + О
= СО
;
– из оксида углерода и кислорода:
2 СО + О
= 2СО
;
– действием кислот на карбонаты:
СаСО
+ 2HCl = СО
+ CaCl
+ H
O и др.
