Загальна хімія Основні поняття, закони й теорії хімії Предмет хімії. Значення хімії в народному господарстві та побуті Хімія — наука про речовини, їхні властивості, будову і взаємні перетворення. Предмет вивчення хімії — хімічні елементи та їх сполуки, а також закономірності перебігу різних хімічних реакцій. Приклади застосування хімії в різних галузях: — медицина — лікарські засоби та різні медичні матеріали; — сільське господарство — добрива, засоби захисту рослин; — харчова промисловість — барвники, ароматизатори, смакові добавки, синтезовані харчові продукти; — металургія — процеси добування металів та їхніх сплавів; — хімічна промисловість — хімічні реактиви, пластмаси, штучні тканини, барвники; — будівництво — будівельні матеріали: цемент, шифер, цегла, оздоблювальні матеріали тощо. Практично неможливо перелічити всі випадки використання хімічних знань, але є ще один важливий аспект їхнього застосування: без них неможливо зрозуміти сутність явищ і процесів, досліджуваних фізикою, біологією, геологією та іншими науками. Будова і властивості речовин Атом — електронейтральна частинка, що складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів. Молекула — найменша частинка речовини, яка має її хімічні властивості. Вона може складатися з однакових або різних атомів. Йон — частинка, що має заряд. Позитивно заряджені йони називаються катіонами, негативно заряджені — аніонами. Радикал — електронейтральна частинка, що має один або декілька неспарених електронів. Речовина — сукупність атомів, молекул або йонів, що має певний агрегатний стан. Агрегатні стани: рідкий, твердий, газоподібний, плазма. Прості та складні речовини
Речовини поділяються на прості та складні. Прості речовини утворені атомами одного елемента, складні речовини утворені атомами різних елементів. Прості речовини поділяються на метали і неметали, а складні речовини — на неорганічні й органічні. Такий розподіл умовний, оскільки не існує чіткої межі між металами та неметалами. Багато речовин мають і ті, й інші властивості, наприклад графіт, сурма та ін. Також умовним є поділ на органічні та неорганічні речовини. Чисті речовини та суміші Чиста речовина — це речовина, що складається з частинок певного виду (атомів, молекул, іонів) і має сталі фізичні властивості. Суміші речовин складаються з двох або більше чистих речовин. Чисті речовини, що входять до складу сумішей, зберігають притаманні їм властивості. Фізичні методи дозволяють розділяти суміші на складові частини, тобто на чисті речовини. Основні способи розділення сумішей Фізична властивість, яку використовують для розділення сумішей Основні способи розділення сумішей Густина Відстоювання, декантація Змочуваність Флотація Розмір частинок Просіювання Магнетизм Магнітна сепарація Температура кипіння рідини Випарювання, дистиляція, сушіння Розчинність твердої речовини Кристалізація Адсорбція — поглинання речовини поверхнею сорбенту (наприклад фільтрувальним папером) Хроматографія Маса Центрифугування Молекулярна та немолекулярна будова речовин
Речовини, що складаються з молекул, мають молекулярну будову, а ті, що складаються з атомів або іонів (позитивно чи негативно заряджених частинок), характеризуються немолекулярною будовою. Будова речовин та їх властивості Молекулярна Немолекулярна 1. За звичайних умов — гази, рідини або тверді речовини 1. За звичайних умов — тверді кристалічні речовини 2. Слабкі сили притягання між молекулами 2. Великі сили притягання між атомами або іонами 3. Низькі температури кипіння 3. Високі температури кипіння 4. Легкоплавкі, леткі 4. Тугоплавкі Алотропія
Багато хімічних елементів утворюють декілька простих речовин, які розрізняються за будовою кристалічних ґраток або числом атомів у молекулі. Таке явище називається алотропією, а прості речовини — алотропними видозмінами,або модифікаціями. Ізомерія Ізомерія — явище, при якому складні речовини мають однаковий склад і однакову молярну масу, але різну будову молекул, а тому й різні властивості. Такі речовини називаються ізомерами. Хімічний елемент Хімічний елемент — група атомів з однаковим позитивним зарядом ядра. Усі відомі елементи представлені в Періодичній системі хімічних елементів Д.І.Менделєєва. Їхнє число обмежене, але комбінації цих елементів дають усе різноманіття відомих у даний час речовин (близько 10 млн). Найпоширеніші елементи Всесвіту — Гідроген та Гелій. Поширення хімічних елементів у літосфері Землі Елемент Вміст (у грамах на 1 т земної кори) Оксиген 466 000 Силіцій 277 200 Алюміній 81 300 Ферум 50 000 Кальцій 36 300 Натрій 28 300 Калій 25 900 Прометій Поширення хімічних елементів у гідросфері Землі (у воді морів і океанів) Елемент Вміст (у грамах на 1 т води) Оксиген 856 000 Гідроген 107 800 Хлор 19 870 Натрій 11 050 Прометій Символи хімічних елементів
Є. Я. Берцеліус (1814 р.) запропонував для позначення символів хімічних елементів букви латинського алфавіту. При цьому використовують першу або першу й одну з наступних букв латинської назви елементу. У сучасній науковій українській літературі назви елементів пишуться з великої букви. Назви хімічних елементів Алюміній Aluminium Al Аргентум Argentum Ag Аурум Aurum Au Бром Bromum Br Гідроген Hydrogenium H Ферум Ferrum Fe Іод Iodum I Калій Kalium K Кальцій Calcium Ca Оксиген Oxygenium O Силіцій Silicium Si Магній Magnesium Mg Купрум Cuprum Cu Натрій Natrium Na Плюмбум Plimbum Pb Сульфур Sulfur S Карбон Carboneum C Фосфор Phosphorus P Флуор Fluorum F Хлор Chlorum Cl Цинк Zincum Zn Меркурій Hydrargirum Hg Хімічна формула
Склад простих і складних речовин можна записати за допомогою хімічних символів елементів та індексів, тобто написати хімічну формулу. Індекс — число атомів даного елемента в складі молекули. Так, до складу молекули води входять 2 атоми Гідрогену й 1 атом Оксигену, а молекула водню складається з 2 атомів Гідрогену. Щоб показати, що число молекул чи атомів більше за 1, використовують коефіцієнт, що ставиться перед формулою: — 3 молекули води; — 5 молекул водню; 2H — 2 атоми Гідрогену (порівняйте з — однією двохатомною молекулою водню). Валентність атомів елементів. Визначення валентності й складання хімічних формул за валентністю атомів елементів Валентність — це властивість атомів хімічного елемента утворювати хімічні зв’язки з певним числом атомів інших хімічних елементів. За одиницю валентності прийнята валентність атома Гідрогену. Він одновалентний, тобто може утворювати тільки один зв’язок. Кількісне значення валентності інших елементів визначається числом атомів Гідрогену, які приєднує атом даного хімічного елемента. Валентність позначається римською цифрою над символом елемента. Наприклад: — хлороводень — тут хлор одновалентний, тому що утримує 1 атом Гідрогену; — амоніак — Нітроген тривалентний, тому що з’єднаний із 3 атомами Гідрогену. Оксиген у сполуках двовалентний. Бінарні сполуки складаються з атомів двох елементів. За формулою такої сполуки легко визначити валентність одного з елементів, знаючи валентність іншого. Задача. Визначте валентність Фосфору в оксиді . Розв’язання 1) Оксиген двовалентний: . 2) Визначаємо сумарну валентність всіх атомів Оксигену: валентність (II) множимо на кількість атомів Оксигену (5): . 3) Оскільки сумарні валентності елементів повинні бути рівні, сумарна валентність Фосфору дорівнює 10. 4) 10 одиниць валентності припадають на 2 атоми Фосфору, отже, на 1 атом припадає 5 одиниць (). Відповідь: Фосфор у даній сполуці п’ятивалентний. Знаючи валентність елементів, можна скласти хімічну формулу, наприклад, формулу алюміній оксиду. Для цього виконуємо такі дії. 1) Записуємо хімічні символи — AlO. 2) Знаходимо найменше спільне кратне валентності: . 3) Найменше спільне кратне ділимо на валентність кожного з елементів. Отримані цифри є індексами: . Валентність для елементів I, II, III груп Періодичної системи Менделєєва в основному дорівнює номеру групи; для елементів інших груп валентність — величина змінна. У цьому випадку одне з її значень дорівнює номеру групи. При змінній валентності одного з елементів у сполуці значення її вказується в дужках поруч із формулою: карбон(ІІ) оксид — СО; карбон(IV) оксид — , де II, IV — значення валентностей Карбону.
|