Что изучает химия каковы ее важнейшие задачи и значение назовите какие продукты химической

ЛЕКЦИЯ

“Предмет и задачи химии. Основные понятия химии”

План:

1. Предмет изучения химии.

2. Задачи и значение химии.

3. Основные понятия химии.

1. Предмет изучения химии.

Химия – относится к естественным наукам и изучает состав, строение, свойства и превращения веществ, а также явления, сопровождающие эти превращения.

Химия изучает окружающий мир, т. е. материю, которая проявляется в двух формах: вещества и поля.

Вещество – форма материи состоящая из частиц, которые имеют массу покоя (собственную массу), занимающая часть пространства и существующая за счет сил притяжения и отталкивания. К веществам относятся макротела, микротела и элементарные частицы (ē,p, n). Число природных синтезированных веществ составляет более 10 млн.

Поле – это такая форма существования материи, которая прежде всего характеризуется энергией. Посредством поля осуществляется взаимодействие между частицами вещества. Пример: электромагнитные и гравитационные поля.

Неотъемлемым свойством материи является движение.

Движение материи – это любое изменение. Материя находится в непрерывном движении. Формы движения очень разнообразны – тепловая, химическая, механическая. Формы движения материи изучаются разными естественными науками: химией, физикой, биологией и др.

Предмет изучения химии: химия изучает химическую форму движения материи, под которой понимают качественное изменение веществ, т. е. разрушение одних химических связей и образование других. В результате химических процессов возникают новые вещества с новыми химическими и физическими свойствами.

Свойствами материи являются:

— масса – это мера её инертности; — энергия – это мера её движения.

Объектом изучения в химии являются химические элементы и их соединения.

2. Задачи и значение химии.

Задачи химии:

1.  Получение веществ с заранее заданными свойствами (для развития новой техники необходимы материалы с особыми свойствами, которых нет в природе: сверхчистые, сверхтвердые, жаростойкие, сверхпроводящие).

2.  Повышение эффективности производства и качества продукции.

3.  Создание безвредных, безотходных технологий.

4.  Рациональное использование энергии химических превращений (в настоящее время электрическую и механическую энергию получают в основном преобразованием химической энергии природного топлива).

Значение химии для с/х:

1.  Удобрения (макро — и микро-).

2.  Химические средства защиты растений.

3.  Лекарственные препараты.

3. Основные понятия химии.

Атомно–молекулярное учение

Атомно-молекулярное учение развил и впервые применил в химии великий русский ученый (1741 г.). Атомно-молекулярное учение позволяет объяснить основные понятия и законы химии.

Основные положения:

  1.  Все вещества состоят из молекул.

  2.  Молекулы состоят из атомов.

  3.  Частицы – молекулы и атомы – находятся в непрерывном движении.

  4.  Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ из различных атомов.

Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Элемент – вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Каждый элемент имеет своё название и символ. В настоящее время известно 109 химических элементов периодической системы (ПС). Из них в природе существует 88 и более 20-ти получены искусственным путем в процессах ядерных превращений элементов.

Символы элементов состоят из одной или двух букв латинского названия элементов и являются интернациональными. Названия элементов в каждом языке различны.

Пример: элемент с русским названием водород имеет символ “Н” (аш), который является первой буквой латинского названия этого элемента”Hydrogenium”.

Все элементы делятся на металлы и неметаллы. Если провести диагональ от бора (В) к астату (At), то к металлам будут относиться все элементы слева от диагонали + элементы побочных подгрупп, справа неметаллы.

Молекула – наименьшая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства.

Состав любой молекулы можно выразить молекулярной химической формулой – показывает качественный и количественный состав молекулы.

H2SO4 качественный состав: молекула состоит из атомов H, S, O

количественный: 2 атома Н, 1 атом S, 4 атома О.

— графическая формула – отображает структуру молекулы:

Н-О-Н графическая формула молекулы воды

черта – обозначает общую электронную пару, т. е. одну химическую связь, число связей определяется валентностью данного элемента.

Все вещества делятся на простые и сложные:

Простые вещества – это вещества, состоящие из атомов одного элемента.

Простые вещества делятся на два класса:

— металлы — образованы элементами Ме, металлы одноатомные

— неметаллы — образованы элементами неметаллами:

H2, O2, Cl2 I2 ,S, P He, Ar

газообразные тв. в-ва свободные несвязанные атомы

двухатомные благородные газы

Число существующих простых веществ (≈ 400) больше числа химических элементов, что объясняется явлением аллотропии.

Аллотропия – это явление образования нескольких простых веществ одним элементом.

Простые вещества, образованные одним и тем же элементом, называются аллотропными модификациями. Они могут отличатся

O2 — кислород

составом: O

O3 – озон

алмаз

или структурой: С графит

Сложные вещества – это вещества, состоящие из атомов разных элементов. Сложные неорганические вещества классифицируются на основные 4 класса:

— оксиды: CaO, SO3

— основания: NaOH, Cu(OH)2

— кислоты: H2SO4, HCl

— соли: Na2CO3, CaCl2

Ионы – частицы имеющие заряд. Ионы делятся на простые и сложные.

Простые ионы – состоят из атомов одного элемента (Na+, Cl-).

Сложные ионы – состоят из атомов нескольких элементов (OH-, SO42-).

Положительно заряженные ионы называются катионами.

Отрицательно заряженные – анионами.

Заряд простого иона – равен степени окисления элемента в соединении.

Необходимо помнить, что постоянные степени окисления в сложных соединениях проявляют следующие элементы:

— кислород О-2 (исключения Н2О2-1, О+2F2)

— водород Н+1 (искл. гидриды NaH-1)

— щелочные Ме+1: Na+, К+

— щелочно-земельные Ме+2: Ca2+, Mg2+, Ba2+

— все металлы имеют только положительную степень окисления (max-е значение = № группы)

— F-, Al+3

Переменные степени окисления: Fe2+, Fe3+, Cu+, Cu2+

Заряд сложного иона: NH4+ — катион аммония

-3 +1*4 = +1

OH — — гидроксильная группа

-2 +1 = -1

Кислотный остаток – это все то, что остается от молекулы кислоты после отнятия катиона Н+.

Заряд кислотного остатка – всегда отрицательный (анион) и равен числу катионов водорода, которые необходимо отнять от молекулы кислоты, чтобы получить данный остаток:

H3PO4 (H2PO4)- дигидрофосфат

обр-т кислые соли

H3PO4 (HPO4)2- гидрофосфат

H3PO4 (PO4)3- фосфат средние соли

Название: гидро (Н), числительное ди – (Н2….)

Остаток от основания – все то, что остается от молекулы основания после отнятия гироксильной группы.

Заряд остатка от основания – всегда положительный (катион) и равен числу гидроксильных групп, которые необходимо отнять, чтобы получить данный остаток:

Al (OH)3 [Al (OH)2 ]+ ион дигидроксоалюминия

Al (OH)3 [Al OH]2+ ион гидроксоалюминия

Al (OH)3 Al3+ ион алюминия

OH — — гидроксо

Составление молекулярных формул веществ.

В основе составления молекулярной формулы лежит принцип электронейтральности — алгебраическая сумма степеней окисления атомов в соединении всегда равна нулю, а в сложном ионе заряду иона. Так как сложное вещество состоит из ионов, то общий заряд катиона (произведение числа иона на его заряд с учетом знака) + общий заряд аниона (Х число иона на его заряд) =0.

Ca3+2 (PO4)2-3

общ. зар. катиона: 3 (+2) = +6

общ. зар. аниона: 2 (-3) = -6

сумма: +6 – 6 =0

Последовательность составления молекулярной формулы:

  1.  По названию определить класс соединения; записать ионы: на первом месте катион, затем анион.

  2.  Определить заряд катиона и заряд аниона.

  3.  Если заряды численно равны, то индексы =1, они не ставятся.

Если заряды не равны, то их уравнивают: находят общее кратное заряда катиона и аниона и делят его на заряд катиона (получают индекс для катиона) и на заряд аниона (получают индекс для аниона)

  4.  Осуществляется проверка: ∑ общ. зарядов катиона и аниона = 0

ПРИМЕР: Привести молекулярную формулу оксида фосфора (V)

1)  оксид => PO; (V) => С. О. = +5

2)  P+5 O-2

3)  общ. кратное = 10

4)  10:5 = 2 индекс для (Р)

10:2 = 5 индекс для (О)

P2+5O5-2 проверка: 2 (+5) = +10 +10 -10 =0

5 (-2) = -10