Химия. Основные понятия и законы

Содержание

Слайд 2

КОНФЕРЕНЦИЯ В ПРОГРАММЕ ZOOM РАССЧИТАНА НА 40 МИНУТ, ПОЭТОМУ РАБОТАЕМ С

КОНФЕРЕНЦИЯ В ПРОГРАММЕ ZOOM РАССЧИТАНА НА 40 МИНУТ, ПОЭТОМУ РАБОТАЕМ С

19:00 ДО 19:40, ПЕРЕРЫВ 5 МИНУТ, ОПЯТЬ ПОДКЛЮЧАЕМСЯ К КОНФЕРЕНЦИИ И РАБОТАЕМ С 19:45 ДО 20:20. ЕСЛИ БУДЕТЕ БЫСТРО ЗАПИСЫВАТЬ, ТО МОЖЕМ ЗАВЕРШИТЬ РАНЬШЕ.
Слайд 3

ПОЖАЛУЙСТА, МАТЕРИАЛ КОНСПЕКТИРУЙТЕ. ОСОБОЕ ВНИМАНИЕ УДЕЛЯЕМ ОСНОВНЫМ ПОНЯТИЯМ И ЗАКОНАМ. ПО

ПОЖАЛУЙСТА, МАТЕРИАЛ КОНСПЕКТИРУЙТЕ. ОСОБОЕ ВНИМАНИЕ УДЕЛЯЕМ ОСНОВНЫМ ПОНЯТИЯМ И ЗАКОНАМ. ПО ЭТОЙ

ТЕМЕ ДАЛЕЕ БУДЕТ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ (РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ). ЕСЛИ НЕ УСПЕВАЕТЕ (Я ПЕРЕКЛЮЧАЮ СЛАЙДЫ БЫСТРЕЕ), ТО ОБЯЗАТЕЛЬНО ГОВОРИТЕ, БУДЕМ ВОЗВРАЩАТЬСЯ. ВСЕ ВОПРОСЫ СЕБЕ ПОМЕЧАЙТЕ, ПРИ ЛИЧНОЙ ВСТРЕЧЕ (ВО ВТОРНИК) БУДЕМ РАЗБИРАТЬ.
Слайд 4

Тема лекции Развитие материалистических представлений в химии. Основные химические понятия и законы.

Тема лекции
Развитие материалистических 
представлений в химии. 
Основные химические понятия и законы. 

Слайд 5

ВВЕДЕНИЕ Цель дисциплины создать основу для дальнейшего изучения химических дисциплин, сформировать

ВВЕДЕНИЕ

Цель дисциплины
создать основу для дальнейшего изучения химических дисциплин, сформировать элементарные

навыки работы в химической лаборатории
СОДЕРЖАНИЕ дисциплины
основные понятия и законы химии;
теория строения атома и образования химических связей в молекулах;
классы неорганических соединений;
общие закономерности протекания химических реакций, в том числе элементы химической термодинамики и химической кинетики;
основы теории растворов электролитов и неэлектролитов, закономерности окислительно-восстановительных и электрохимических процессов
типовые расчетные задачи
элементарные лабораторные навыки
Слайд 6

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ТЕРМИНА “ХИМИЯ” Есть несколько версий: от египетского слова "Хем" -

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ТЕРМИНА “ХИМИЯ”

Есть несколько версий:
от египетского слова "Хем" - арабского

названия этой страны - "египетская наука".
из греческого χυμος ("хюмос"), которое можно перевести как "сок растения".
от другого греческого слова - χυμα ("хюма"), означающего "литье", "сплав - это искусство литья выплавки металлов, то есть металлургии.
Слайд 7

ПЕРИОДИЗАЦИЯ ИСТОРИИ ХИМИИ Выделяют 2 основных периода: а) эмпирический (с древности

ПЕРИОДИЗАЦИЯ ИСТОРИИ ХИМИИ

Выделяют 2 основных периода:
а) эмпирический (с древности

до XVIIIв);
процесс познания через эксперимент.
б) теоретический. (XVIII – по н.в.)
В XVIII столетии все большее внимание ученые стали уделять осмыслению полученных опытных данных, попыткам объяснить их при помощи единой умозрительной концепции.
Слайд 8

ОСНОВНЫЕ ПЕРИОДЫ В ИСТОРИИ ХИМИИ 1. Период алхимии - с древности

ОСНОВНЫЕ ПЕРИОДЫ В ИСТОРИИ ХИМИИ

1. Период алхимии - с древности до

XVI в. нашей эры. (создание основ рациональной фармации, обучение правилам приготовления целебных препаратов, а также составление списка лекарств).
2. Период зарождения научной химии (XVI - XVIII век).
3. Период открытия основных законов химии - конец XVIII - первая половина XIX века
4. Современный период с 60-х годов XIX века до наших дней.
Разработаны периодическая классификация элементов, теория химического строения и стереохимия, теория электролитической диссоциации Аррениуса и т.д.
Слайд 9

Античная атомистика V-IV в до н.э. Основателями первой древнегреческой атомистической теории

Античная атомистика V-IV в до н.э.
Основателями первой древнегреческой атомистической

теории считают Левкиппа и Демокрита. В системе Демокрита атом (ατομοζ) являлся мельчайшей однородной и неделимой частицей мироздания.
Демокрит.

Левкипп

Слайд 10

Роберт Бойль Он положили начало рождению новой химической науки, отдельной от



Роберт Бойль

Он положили начало рождению новой химической науки,

отдельной от медицины.
Систематизируя многочисленные цветные реакции и реакции осаждения, Бойль положил начало аналитической химии. Он же стал автором одного из первых законов рождающейся физико-химической науки.

Благодаря исследованиям великого английского ученого Роберта Бойля в XVII вв. химия сформировалась как самостоятельная наука.

Слайд 11

К концу XVIII в. в химии был накоплен большой объем экспериментальных

К концу XVIII в. в химии был накоплен большой объем

экспериментальных данных, которые необходимо было систематизировать в рамках единой теории. Создателем такой теории стал французский химик Антуан-Лоран Лавуазье.
Он открыл закон сохранения веществ. 
Лавуазье был автором первой
классификации химических веществ 

Лабораторное оборудование, которое использовал А.Л. Лавуазье
в восьмидесятых годах XVIII столетия.

Период открытия основных законов химии (с 90-х г. XVIII в. до середины XIX в.)

Слайд 12

ПЕРИОД НАУЧНОЙ ХИМИИ XIX—XX ВВ За открытым Лавуазье законом сохранения массы

ПЕРИОД НАУЧНОЙ ХИМИИ XIX—XX ВВ

За открытым Лавуазье законом сохранения массы последовал

целый ряд новых количественных закономерностей — стехиометрические законы:
Закон эквивалентов (И. В. Рихтер, 1791—1798)
Закон постоянства состава (Ж. Л. Пруст, 1799—1806)
Закон кратных отношений (Дж. Дальтон, 1803)
Закон объёмных отношений, или закон соединения газов (Ж. Л. Гей-Люссак, 1808)
Закон Авогадро (А. Авогадро, 1811)
Закон удельных теплоёмкостей (П. Л. Дюлонг и А. Т. Пти, 1819)
Законы электролиза (М. Фарадей, 1830-е гг.)
Закон постоянства количества теплоты (Г. Гесс, 1840)
Слайд 13

М. В. ЛОМОНОСОВ - ОСНОВОПОЛОЖНИК НАУЧНОЙ ХИМИИ В РОССИИ М.В. Ломоносов

М. В. ЛОМОНОСОВ - ОСНОВОПОЛОЖНИК
НАУЧНОЙ ХИМИИ В РОССИИ

М.В. Ломоносов

- создатель школы российских химиков.
Ему принадлежит идея разделения химии на теоретическую (“физическая химия”) и практическую части (“техническая химия”).
Самыми выдающимися заслугами М.В. Ломоносова в области химии являются создание основ атомно-молекулярного учения и открытие закона сохранения массы вещества.

Также им был разработан, создан и внедрен в методику лабораторных исследований целый ряд приборов: вискозиметр, прибор для фильтрования под вакуумом, прибор для определения твердости, газовый барометр, пирометр и другие.

Слайд 14

Й. Я. БЕРЦЕЛИУС вычислил относительные атомные массы всех известных к тому

Й. Я. БЕРЦЕЛИУС вычислил относительные атомные массы всех известных к тому

времени элементов (45).
Берцелиус ввел в употребление буквенные символы для обозначения элементов (1818 - 1819 гг.).

Йенс Якоб Берцелиус.

Слайд 15

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ТЕОРИЯ АВОГАДРО В 1814 г. итальянский физик и химик А.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ТЕОРИЯ АВОГАДРО

В 1814 г. итальянский физик и химик

А. Авогадро сформулировал закон, который носит его имя:
закон Авогадро

Центральным местом в теории А. Авогадро было разъяснение различий между понятиями атом и молекула.
А. Авогадро впервые показал, что газообразные простые вещества состоят из двухатомных молекул.

Слайд 16

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЪЕЗД ХИМИКОВ В КАРЛСРУЭ. РЕФОРМА АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЙ ТЕОРИИ В середине XIX

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЪЕЗД ХИМИКОВ В КАРЛСРУЭ.
РЕФОРМА АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЙ ТЕОРИИ

В середине XIX в. у различных школ и групп ученых не было единых критериев определения связанных с химической номенклатурой, обозначениями и атомной массой.
В 1860 г первая международная конференция, посвященная химии (конгресс в Карлсруэ).
Среди участников российской делегации были Н.Н. Зинин и Д.И. Менделеев.
Результатом съезда химиков в Карлсруэ стало утверждение атомно-молекулярного учения, были определены понятия атомного веса, а также молекулы и атома.
Слайд 17

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ

Слайд 18

Химия – это наука о составе, строении, свойствах и превращениях веществ.

Химия – это наука о составе, строении, свойствах и превращениях веществ.
Вещество

– один из видов материи, который характеризуется массой покоя.
Вещество состоит из частиц, например, атомов, молекул, ионов.
Слайд 19

ЗАДАЧИ ХИМИИ Изучение веществ, их физических и химических свойств Изучение превращений

ЗАДАЧИ ХИМИИ

Изучение веществ, их физических и химических свойств
Изучение превращений веществ и

процессов, сопровождающих эти превращения
Превращения веществ, сопровождающиеся изменением состава, называются химическими реакциями.
Слайд 20

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ Атом – наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

Атом – наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем

его свойств (предел химической делимости материи).
Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.
Слайд 21

Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Объектом

Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.
Объектом изучения

в химии являются химические элементы и их соединения

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

Слайд 22

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ Элементы принято обозначать первой или первой и одной

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ


Элементы принято обозначать первой или первой и одной из

последующих букв латинских названий элементов.
Слайд 23

ХИМИЧЕСКИЙ ЗНАК (СИМВОЛ) – обозначает название элемента, один его атом, один

ХИМИЧЕСКИЙ ЗНАК (СИМВОЛ)

– обозначает название элемента, один его атом,

один моль атомов этого элемента.
По символу химического элемента можно определить его атомный номер и относительную атомную массу.
Слайд 24

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ Химические элементы существуют в виде простых веществ, состоящих

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

Химические элементы существуют в виде
простых веществ, состоящих из

атомов одного химического элемента
сложных веществ (химических соединений), состоящих из атомов разных элементов.
Слайд 25

ПРИМЕРЫ ПРОСТЫХ И СЛОЖНЫХ ВЕЩЕСТВ: Н2 - простое вещество водород NH3

ПРИМЕРЫ ПРОСТЫХ И СЛОЖНЫХ ВЕЩЕСТВ:
Н2 - простое вещество водород
NH3 – сложное

вещество аммиак, соединение азота и водорода.
СH4 – сложное вещество, соединение углерода и водорода.
Н2О - сложное вещество вода, соединение водорода и кислорода
Слайд 26

Аллотропия – способность химического элемента образовывать несколько простых веществ, называемых аллотропными модификациями ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

Аллотропия – способность химического элемента образовывать несколько простых веществ, называемых аллотропными

модификациями

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

Слайд 27

Аллотропные модификации углерода (С): алмаз, графит, фуллерен, графен, нанотрубки ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

Аллотропные модификации углерода (С): алмаз, графит, фуллерен, графен, нанотрубки

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

Слайд 28

АЛЛОТРОПИЯ Аллотропные модификации фосфора Р: белый (желтый), красный и черный

АЛЛОТРОПИЯ
Аллотропные модификации фосфора Р:
белый (желтый), красный и черный

Слайд 29

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ Молекула – это электронейтральная частица, образующаяся при возникновении

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

Молекула – это электронейтральная частица, образующаяся при возникновении ковалентных

связей между атомами одного или нескольких элементов, которая определяет химические свойства вещества.
NH3
Слайд 30

ХИМИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА - это условная запись качественного и количественного состава вещества

ХИМИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА -

это условная запись качественного и количественного состава вещества при помощи

химических знаков и индексов.
Индекс - это цифра в химической формуле, которая ставится внизу после химического знака и обозначает число атомов данного вида.
Слайд 31

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ Широко используются несколько видов химических формул: Простейшая (эмпирическая)

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

Широко используются несколько видов химических формул:
Простейшая (эмпирическая) формула показывает

качественный состав и соотношения, в которых находятся частицы, образующие данное вещество.
Молекулярная (истинная) формула показывает качественный состав и число составляющих вещество частиц, но не показывает порядок связей частиц в веществе, т. е. его структуру.
Графическая формула отражает порядок соединения атомов, т. е. связи между ними.
Слайд 32

АТОМНАЯ МАССА ЭЛЕМЕНТА Масса атомов, молекул и ионов очень мала, 10-24

АТОМНАЯ МАССА ЭЛЕМЕНТА

Масса атомов, молекул и ионов очень мала, 10-24 –

10-23 г
Например,
масса атома водорода
m(H) = 1,67·10-24 г или 1,67·10-27 кг,
масса атома урана (самого тяжелого элемента) 
m(U) = 3,95·10-25 кг
Слайд 33

Атомная единица массы (а.е.м.) - внесистемная единица массы. Атомная единица массы

Атомная единица массы (а.е.м.) - внесистемная единица массы.
Атомная единица массы –

это единица массы, равная 1/12 массы атома изотопа углерода 12С
m(С) = 1,99·10-26 кг
1/12 m(C) = 1/12 x 1,99·10-26 кг = 1,66·10-27 кг = 1,66·10-24 г
1 а.е.м. = 1,66·10-27 кг = 1,66·10-24 г
1 а.е.м. ≈ массе протона или нейтрона
Слайд 34

Относительная атомная масса элемента Ar Относительная атомная масса элемента показывает во

Относительная атомная масса элемента Ar
Относительная атомная масса элемента показывает во

сколько раз масса его атома больше 1/12  массы атома углерода.
Например:
Аr(S) = 32, т.е. атом серы в 32 раза тяжелее 1/12 массы атома углерода.
Слайд 35

Атомные массы элементов приведены в периодической системе элементов.

Атомные массы элементов приведены в периодической системе элементов.

Слайд 36

МАССА МОЛЕКУЛЫ Относительная молекулярная масса Мr (молекулярная масса) Мr равна сумме

МАССА МОЛЕКУЛЫ

Относительная молекулярная масса Мr (молекулярная масса)
Мr равна сумме относительных атомных

масс всех атомов, образующих молекулу вещества.
Например:
Мr(О2) = 2Ar(О) = 2•16 = 32;
Mr(NO2) = Ar(N)+2Ar(O) = 14+2•16 = 46;
Мr (Н2О) = 2·1,01 + 16 = 18,01
Слайд 37

КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА В Международной системе СИ за единицу количества вещества принят

КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА

В Международной системе СИ за единицу количества вещества принят моль.

МОЛЬ - это количество вещества (n), которое содержит 6,02.1023 структурных единиц (атомов, молекул, ионов) данного вещества (6,02·1023 частиц, число Авогадро NA )
1 моль атомов Н, 1 моль молекул Н2
Слайд 38

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ Постоянная Авогадро ( ) – число атомов или

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ


Постоянная Авогадро ( ) – число атомов или молекул

(или других структурных единиц), содержащихся в одном моле вещества
При решении химических задач нужно знать, сколько структурных частиц (N) вещества содержится в определённом количестве вещества.
N = NA ·  n
Слайд 39

Моль – единица количества вещества ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

Моль – единица количества вещества

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

Слайд 40

МОЛЯРНАЯ МАССА (М) – масса 1 моля вещества в граммах [М]

МОЛЯРНАЯ МАССА (М)

– масса 1 моля вещества в граммах
[М] = [г/моль]
Молярная

масса численно равна относительной молекулярной массе
М = Мr
Мr (Н2О) = 18,0152 а.е.м.
М(Н2О) = 18,0152 г/моль
Молярная масса равна произведению массы m0 одной молекулы данного вещества на постоянную Авогадро
М = NA · m0
mв-ва = n · M
Слайд 41

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ Закон сохранения массы. Масса веществ, вступивших в реакцию,

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ

Закон сохранения массы.
Масса веществ, вступивших в реакцию, равна

массе веществ, образовавшихся в результате реакции.
Слайд 42

S2 + 2O2 = 2SO2 число атомов до и после реакции не изменяется Основные законы химии

S2 + 2O2 = 2SO2

число атомов до и после реакции не

изменяется

Основные законы химии

Слайд 43

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ Закон объемных отношений Объемы газов, вступающих в химическую

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ

Закон объемных отношений
Объемы газов, вступающих в химическую реакцию, и 

объемы газов, образующихся в результате реакции, относятся между собой как небольшие целые числа.
Слайд 44

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ Закон объемных отношений Следствие. Стехиометрические коэффициенты в уравнениях

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ

Закон объемных отношений
Следствие.
Стехиометрические коэффициенты в  уравнениях химических реакций

для газообразных веществ показывают, в каких объемных отношениях реагируют или получаются газообразные вещества.
                                                                                                                 2CO + O2 = 2CO2
2 объема CO реагируют с 1 объемом O2 и получается 2 объема CO2
Слайд 45

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ Закон постоянства состава вещества. Сформулирован Ж.-Л. Прустом в

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ
Закон постоянства состава вещества.
Сформулирован Ж.-Л. Прустом в 1799 г..
Всякое

чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.
Однако уже в начале XIX в. К. Бертолле показал, что элементы могут соединятся друг с другом в разных соотношениях в зависимости от массы реагирующих веществ.
Слайд 46

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ Современная формулировка закона постоянства состава вещества таков: Состав

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ


Современная формулировка закона постоянства состава вещества таков:
Состав соединений молекулярной

структуры является постоянным независимо от способа их получения.
Состав соединений немолекулярной структуры (с атомной, ионной или металлической кристаллической решеткой) не является постоянным и зависит от способа их получения.
Слайд 47

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ Соединения постоянного состава - дальтониды (в память английского

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ


Соединения постоянного состава - дальтониды (в память английского химика

и физика Дальтона).
Состав выражается простыми формулами с целочисленными стехиометрическими индексами, например:
Н2О, НCl, ССl4, СO2
Соединения переменного состава - бертоллиды (в память французского химика Бертолле).
Состав бертоллидов изменяется и не отвечает стехиометрическим отношениям, например
FeSx, где 1,02 < x < 1,10
Слайд 48

ЗАКОН ПОСТОЯНСТВА СОСТАВА ВЕЩЕСТВА Так, СО2 можно получить по любой из

ЗАКОН ПОСТОЯНСТВА СОСТАВА ВЕЩЕСТВА

Так, СО2 можно получить по любой из следующих

реакций: С + О2 = СО2 2СО + О2 = 2СО2 СаСО3 = СО2 + СаО
В химически чистом СО2 всегда содержится 27,29% С и 72,71% О.
Слайд 49

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ Закон Авогадро. В равных объемах различных газов при

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ
Закон Авогадро.
В равных объемах различных газов при одинаковых условиях

(температура, давление и т.д.) содержится одинаковое число молекул
Слайд 50

ЗАКОН АВОГАДРО. Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает один и тот же объем.

ЗАКОН АВОГАДРО.

Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает один и

тот же объем.
Слайд 51

СЛЕДСТВИЯ ИЗ ЗАКОНА АВОГАДРО : 1. Молярный объем газа Vm –

СЛЕДСТВИЯ ИЗ ЗАКОНА АВОГАДРО :

1. Молярный объем газа Vm –
объем

1 моля газа при нормальных условиях (н.у.)
Vm = 22,4 л/моль (дм3/моль)
н.у.: Т = 0 °С ; р = 760 мм.рт.ст
Vгаза= n · Vm
Слайд 52

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ Массы двух разных газов, занимающих одинаковый объем при

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ
Массы двух разных газов, занимающих одинаковый объем при одинаковых

условиях, относятся между собой как их молярные массы.
D – относительная плотность одного газа по другому.