O это в химии – «Химические элементы» — Яндекс.Знатоки

Содержание

Химический элемент - это... Что такое Химический элемент?

Химический элемент — совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и числом протонов, совпадающим с порядковым (атомным) номером в таблице Менделеева[1]. Каждый химический элемент имеет свои название и символ, которые приводятся в Периодической системе элементов Дмитрия Ивановича Менделеева.[2]

Формой существования химических элементов в свободном виде являются простые вещества (одноэлементные)[3]

История становления понятия

Слово «элемент» (лат. elementum) использовалось еще в античности (Цицероном, Овидием, Горацием) как часть чего-то (элемент речи, элемент образования и т. п.). В древности было распространено изречение «Как слова состоят из букв, так и тела — из элементов». Отсюда — вероятное происхождение этого слова: по названию ряда согласных букв в латинском алфавите: l, m, n, t («el» — «em» — «en» — «tum»).[4]

Близкое к современному пониманию понятие химического элемента отражала новая система химической философии, изложенная Робертом Бойлем в книге «Химик-скептик» (1661). Бойль указал, что ни четыре стихии Аристотеля, ни три принципа алхимиков не могут быть признаны в качестве элементов. Элементы, согласно Бойлю — практически неразложимые тела (вещества), состоящие из сходных однородных (состоящих из первоматерии) корпускул, из которых составлены все сложные тела и на которые они могут быть разложены. Корпускулы могут различаться формой, размером, массой. Корпускулы, из которых образованы тела, остаются неизменными при превращениях последних

[5].

В 1789 г. Антуан Лоран Лавуазье в «Элементарном курсе химии», приводит первый в истории новой химии список химических элементов (таблицу простых тел), разделённых на несколько типов. Он впервые отождествляет с химическими элементами ряд простых веществ (в их числе, кислород, азот, водород, сера, фосфор, уголь и все известые к тому времени металлы). В число элементов были включены свет, теплород и «солеобразующие землистые вещества» (трудноразлагаемые оксиды кальция, магния и др.). Данную концепцию элементов принято называть эмпирико-аналитической, поскольку Лавуазье избрал критерием определения элемента опыт и только опыт, категорически отвергая любые неэмпирические рассуждения об атомах и молекулах, само существование которых невозможно подтвердить экспериментально

[6].

Благодаря Джону Дальтону в начале XIX в. в химии возобладала атомно-молекулярная гипотеза, рассматривающая химический элемент как отдельный вид атомов и указывающая на природу простых и сложных веществ, как состоящих, соответственно, из атомов одного или различного видов. Дальтон же впервые указывает на атомный вес как важнейшее свойство элементов, определяющее его химическую природу. Благодаря усилиям Йенса Берцелиуса и его последователей были весьма точно определены атомные веса (атомные массы) известных элементов. Середина XIX в. ознаменовалась целым рядом открытий новых элементов. На международном съезде химиков в г. Карлсруэ в 1860 г. были приняты определения понятий молекулы и атома.

Ko времени открытия Периодического закона Д. И. Менделеевым (1869) было известно 63 элемента. Именно атомный вес был выделен им как свойство атомов, определяющее периодический характер изменения свойств химических элементов, а также образуемых ими простых и сложных веществ. Менделеев определял химические элементы как «материальные части простых или сложных тел, к-рые придают им известную совокупность физических и химических свойств». Oткрытие Mенделеева позволило предвидеть существование, a также свойства ряда неизвестных в то время элементов и послужило научной основой для их классификации.

Однако с открытием изотопов стало ясно, что различные совокупности атомов одного и того же элемента могут иметь различающиеся атомные массы; так, радиогенный гелий, выделенный из урановых минералов, в связи с преобладанием изотопа 4He имеет атомную массу больше, чем гелий космических лучей.

Современное понимание химического элемента как совокупности атомов, характеризующихся одинаковым положительным зарядом ядра, равным номеру элемента в Периодической таблице, появилось благодаря фундаментальным работам Генри Мозли (1915) и Джеймса Чедвика (1920)[7].

Известные химические элементы

На середину 2012 года известно 118 химических элементов (с порядковыми номерами с 1 по 118), из них 94 обнаружены в природе (некоторые — лишь в следовых количествах), остальные 24 получены искусственно в результате ядерных реакций. Предпринимались попытки синтеза следующих сверхтяжёлых трансурановых элементов, в т.ч. были заявления о синтезе элемента унбиквадий (124) и косвенных свидетельствах о элементах унбинилий (120) и унбигексий (126), которые пока не подтверждены. Также было объявлено об обнаружении элемента экатория-унбибия (122) в образцах природного тория

[8], однако это заявление в настоящее время оспаривается на основании последних попыток воспроизведения данных с использованием более точных методов. Кроме того, есть сообщения об открытии в метеоритном веществе следов столкновений с частицами с атомными числами от 105 до 130, что может являться косвенным доказательством существования стабильных сверхтяжёлых ядер[9]. Поиски сверхтяжёлых трансурановых элементов в природе, возможных согласно теории острова стабильности, пока не увенчались достоверным успехом, а синтезирование новых трансурановых элементов продолжается в российском, американских, немецком и японском центрах ядерных исследований силами международных коллективов учёных. Информация об ещё не открытых химических элементах доступна в статье Расширенная периодическая таблица элементов.

Право предложить название новому химическому элементу предоставляется первооткрывателям. Сообщение о новом открытии проверяется в течение нескольких лет независимыми лабораториями, и, в случае подтверждения, Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК, IUPAC, en:International Union for Pure and Applied Chemistry) официально утверждает название нового элемента.

Не все из известных на сегодня 118 элементов имеют утвержденные ИЮПАК постоянные названия. Самым тяжёлым из официально признанных элементов, имеющих официальные постоянные названия, является 116-й, получивший в мае 2012 года имя ливерморий вместе со 114-м элементом флеровием.

Названия сверхтяжёлых элементов с номерами 113, 115, 117, 118, полученные в 2002—2010 годах в России и США, официально пока не утверждены. Они имеют временные систематические названия.

Символы химических элементов

Символы химических элементов используются как сокращения для названия элементов. В качестве символа обычно берут начальную букву названия элемента и в случае необходимости добавляют следующую или одну из следующих. Обычно это начальные буквы латинских названий элементов: Cu — медь (cuprum), Ag — серебро (argentum), Fe — железо (ferrum), Au — золото (

aurum), Hg — ртуть (hydrargirum). Такая система химических символов была предложена в 1811 г. шведским химиком Я. Берцелиусом.

Цифрами меньшего размера возле символа элемента обозначаются: слева вверху — атомная масса, слева внизу — порядковый номер, справа вверху — заряд иона, справа внизу — число атомов в молекуле[7]:

атомная масса заряд иона
Символ элемента
порядковый номер число атомов в молекуле

Примеры:

Временные символы элементов состоят из трёх букв, представляющих аббревиатуру их атомного номера на латыни.

В Периодической таблице карточка химического элемента обычно включает следующие характеристики:

Muster Ruthenia.svg

Распространённость химических элементов в природе

Muster Ruthenia.svg Распространённость химических элементов в земной коре (% масс.) – кларковые числа

Из всех химических элементов в природе найдено 88; такие элементы, как технеций Tc (порядковый номер 43), прометий Pm (61), астат At (85) и франций Fr (87), а также все элементы, следующие за ураном U (порядковый номер 92), впервые получены искусственно. Некоторые из них в исчезающе малых количествах обнаружены в природе.

Из химических элементов наиболее распространены в земной коре кислород и кремний. Эти элементы вместе с элементами алюминий, железо, кальций, натрий, калий, магний, водород и титан составляют более 99 % массы земной оболочки, так что на остальные элементы приходится менее 1 %. В морской воде, помимо кислорода и водорода — составных частей самой воды, высокое содержание имеют такие элементы, как хлор, натрий, магний, сера, калий, бром и углерод. Массовое содержание элемента в земной коре называется кларковым числом или кларком элемента.

Содержание элементов в коре Земли отличается от содержания элементов в Земле, взятой как целое, поскольку химсоставы коры, мантии и ядра Земли различны. Так, ядро состоит в основном из железа и никеля. В свою очередь, содержания элементов в Солнечной системе и в целом во Вселенной также отличаются от земных. Наиболее распространённым элементом во Вселенной является водород, за ним идёт гелий. Исследование относительных распространённостей химических элементов и их изотопов в космосе является важным источником информации о процессах нуклеосинтеза и об эволюции Солнечной системы и небесных тел.

Классификация химических элементов

Химические элементы как составная часть химических веществ

Химические вещества могут состоять как из одного химического элемента (простое вещество), так и из разных (сложное вещество или химическое соединение).

Химические элементы образуют около 500 простых веществ[10]. Способность одного элемента существовать в виде различных простых веществ, отличающихся по свойствам, называется аллотропией.[10]

В обычных условиях 11 элементов существуют в виде газообразных простых веществ (H, He, N, O, F, Ne, Cl, Ar, Kr, Xe, Rn), 2 — жидкости (Br и Hg), остальные элементы образуют твёрдые тела.

См. также

Ссылки

Примечания

dic.academic.ru

Химия - это... Что такое Химия?

Хи́мия (от араб. کيمياء‎‎, произошедшего, предположительно, от египетского слова km.t (чёрный), откуда возникло также название Египта, чернозёма и свинца — «черная земля»; другие возможные варианты: др.-греч. χυμος — «сок», «эссенция», «влага», «вкус», др.-греч. χυμα — «сплав (металлов)», «литье», «поток», др.-греч. χυμευσις — «смешивание») — одна из важнейших и обширных областей естествознания, наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также фундаментальных законах, которым эти превращения подчиняются. Поскольку все вещества состоят из атомов, которые благодаря химическим связям способны формировать молекулы, то химия занимается в основном изучением взаимодействий между атомами и молекулами, полученными в результате таких взаимодействий. Предмет химии — химические элементы и их соединения, а также закономерности, которым подчиняются различные химические реакции. Химия[1] имеет много общего с физикой и биологией, по сути граница между ними условна. Современная химия является одной из самых обширных дисциплин среди всех естественных наук.

История химии

Зачатки химии возникли ещё со времён появления человека разумного. Поскольку человек всегда так или иначе имел дело с химическими веществами, то его первые эксперименты с огнём, дублением шкур, приготовлением пищи можно назвать зачатками практической химии. Постепенно практические знания накапливались, и в самом начале развития цивилизации люди умели готовить некоторые краски, эмали, яды и лекарства. Вначале человек использовал биологические процессы, такие, как брожение, гниение, но с освоением огня начал использовать процессы горения, спекания, сплавления. Использовались окислительно-восстановительные реакции, не протекающие в живой природе — например, восстановление металлов из их соединений.

Такие ремёсла, как металлургия, гончарство, стеклоделие, крашение, парфюмерия, косметика, достигли значительного развития ещё до начала нашей эры. Например, состав современного бутылочного стекла практически не отличается от состава стекла, применявшегося в 4000 году до н. э. в Египте. Хотя химические знания тщательно скрывались жрецами от непосвящённых, они всё равно медленно проникали в другие страны. К европейцам химическая наука попала главным образом от арабов после завоевания ими Испании в 711 году. Они называли эту науку «алхимией», от них это название распространилось и в Европе.

Известно, что в Египте уже в 3000 году до н. э. умели получать медь из её соединений, используя древесный уголь в качестве восстановителя, а также получали серебро и свинец. Постепенно в Египте и Месопотамии было развито производство бронзы, а в северных странах — железа. Делались также теоретические находки. Например, в Китае с XXII века до н. э. существовала теория об основных элементах (Вода, Огонь, Дерево, Золото, Земля). В Месопотамии возникла идея о противоположностях, из которых построен мир: огонь—вода, тепло—холод, сухость—влажность и т. д.

В V веке до н. э. в Греции Левкипп и Демокрит развили теорию о строении вещества из атомов. По аналогии со строением письма они заключили, что как речь делится на слова, а слова состоят из букв, так и все вещества состоят из определённых соединений (молекул), которые в свою очередь состоят из неделимых элементов (атомов).

В V веке до н. э. Эмпедокл предложил считать основными элементами (стихиями) Воду, Огонь, Воздух и Землю. В IV веке до н. э. Платон развил учение Эмпедокла: каждому из этих элементов соответствовал свой цвет и своя правильная пространственная фигура атома, определяющая его свойства: огню — красный цвет и тетраэдр, воде — синий и икосаэдр, земле — зелёный и гексаэдр, воздуху — жёлтый и октаэдр. По мнению Платона, именно из комбинаций этих «кирпичиков» и построен весь материальный мир. Учение о четырёх превращающихся друг в друга было унаследовано Аристотелем.

Алхимия

Культура Египта, как известно, обладала хорошо развитыми технологиями, что демонстрируют объекты и сооружения, создание которых возможно только при наличии теоретической и практической базы. Подтверждение развития первичных теоретических знаний в Египте наука получает в последнее время. Тем не менее, на такое происхождение указывает, в большей степени эзотерическую, концептуальную принадлежность имеющие подобия теоретических — традиционные источники алхимии — этого причудливого и цветистого «симбиоза» искусства и, в определённой степени — примата одного из основных разделов естествознания — химии, только формально берущей начало в этом комплексе знаний и опыта. Среди таких источников в первую очередь следует назвать — «Изумрудную скрижаль» (лат. «Tabula smaragdina») Гермеса Трисмегиста, как и ряд других трактатов «Большого алхимического свода».[2][3]

Имел место ещё в IV—III веках до н. э. на Востоке (в Индии, Китае, в арабском мире) ранний «прототип» алхимии. В этот и последующие периоды были найдены новые способы получения таких элементов как ртуть, сера, фосфор, охарактеризованы многие соли, уже были известны и использовались кислота HNO3 и щёлочь NaOH. С раннего Средневековья получает развитие то, что сейчас принято понимать под алхимией, в которой традиционно соединились, наряду с вышеназванными наукообразными компонентами (в смысле современного понимания методологии науки), философские представления эпохи и новые для того времени ремесленные навыки, а также магические и мистические представления; последними, впрочем, и была наделена в отдельных своих проявлениях и особенностях философская мысль той поры. Известными алхимиками того времени были Джабир ибн Хайян (Гебер), Ибн Сина (Авиценна) и Абу Бакр ар-Рази. Ещё в античности, благодаря интенсивному развитию торговли, золото и серебро становятся всеобщим эквивалентом производимых товаров. Трудности, с которыми связано получение этих сравнительно редких металлов, побудили к попыткам практического использования натурфилософских воззрений Аристотеля о преобразовании одних веществ в другие; возникновение учения о «трансмутации», вместе с уже названным Гермесом Трисмегистом, традиция алхимической школы связывала и с его именем. Представления эти претерпели мало изменений вплоть до XIV века.[2][3]

Алхимики в поисках философского камня

В VII веке н. э. алхимия проникла в Европу. В то время, как и на протяжении всей истории, у представителей господствовавших слоёв общества особой «популярностью» пользовались предметы роскоши, в особенности — золото, поскольку именно оно являлось, как уже отмечено, эквивалентом торговой оценки. Алхимиков, в числе прочих вопросов, продолжали интересовать способы получения золота из других металлов, а также проблемы их обработки. Вместе с тем, к тому времени арабская алхимия стала отдаляться от практики и утратила влияние. Из-за особенностей технологий, обусловленных, в числе прочего — системой герметических взглядов, различием знаковых систем, терминологии и сугубо корпоративного распространения знаний «алхимическое действо» развивалось очень медленно. Наиболее известными европейскими алхимиками считаются Никола Фламель, Альберт Великий, Джон Ди, Роджер Бэкон и Раймонд Луллий. Эпоха алхимиков ознаменовала получение многих первичных веществ, разработку способов их получения, выделения и очистки. Только в XVI веке, с развитием различных производств, в том числе металлургии, а также фармацевтики, обусловленным возрастанием её роли в медицине, начали появляться исследователи, чья деятельность выразилась существенными преобразованиями в этой науке, которые приблизили становление хорошо осмысленных и актуальных практических методов этой дисциплины. Среди них, прежде всего, следует назвать Георгия Агриколу и Теофраста Бомбаста Парацельса.[2][3]

Химия как наука

Химия как самостоятельная дисциплина определилась в XVI—XVII веках, после ряда научных открытий, обосновавших механистическую картину мира, развития промышленности, создания фабрик, появления буржуазного общества. Однако из-за того, что химия, в отличие от физики, не могла быть выражена количественно, существовали споры, является ли химия количественной воспроизводимой наукой или это некий иной вид познания. В 1661 году Роберт Бойль создал труд «Химик-скептик», в котором объяснил разность свойств различных веществ тем, что они построены из разных частиц (корпускул), которые и отвечают за свойства вещества. Ван Гельмонт, изучая горение, ввёл понятие газ для вещества, которое образуется при нём, открыл углекислый газ. В 1672 году Бойль открыл, что при обжиге металлов их масса увеличивается, и объяснил это захватом «весомых частиц пламени».

М. В. Ломоносов уже в первой известной своей работе, именно к данной области естествознания отношение имеющей — «Элементы математической химии» (1741), в отличие от большинства химиков своего времени, считавших эту сферу деятельности искусством, классифицирует её как науку, начиная труд свой словами[4]:

«

Химия — наука об изменениях, происходящих в смешанном теле, поскольку оно смешанное. ...Не сомневаюсь, что найдутся многие, которым это определение покажется неполным, будут сетовать на отсутствие начал разделения, соединения, очищения и других выражений, которыми наполнены почти все химические книги; но те, кто проницательнее, легко усмотрят, что упомянутые выражения, которыми весьма многие писатели по химии имеют обыкновение обременять без надобности свои исследования, могут быть охвачены одним словом: смешанное тело. В самом деле, обладающий знанием смешанного тела может объяснить все возможные изменения его, и в том числе разделение, соединение и т. д.

»

Тепло и флогистон. Газы

В начале XVIII века Шталь сформулировал теорию флогистона — вещества, удаляющегося из материалов при их горении.

В 1749 году М. В. Ломоносов написал «Размышления о причине теплоты и холода» (замысел работы относится к 1742—1743 годам — см. его же «Заметки по физике и корпускулярной философии»). Высочайшую оценку этому труду дал Л. Эйлер (письмо 21 ноября 1747 года). В 1848 году профессор Д. М. Перевощиков, обстоятельно излагая важнейшие идеи М. В. Ломоносова, подчёркивает, что его теория теплоты опередила науку на полстолетия («Современник», январь 1848, т. VII, кн. 1, отд. II, с. 41—58) — с мнением этим, до того и в дальнейшем, согласуется мнение многих других исследователей.[4]

В 1754 году Блэк открыл углекислый газ, Пристли в 1774 — кислород, а Кавендиш в 1766 — водород.

В период 1740—1790 годов Лавуазье и Ломоносов[4] химически объяснили процессы горения, окисления и дыхания, доказали, что огонь — не вещество, а следствие процесса. Пруст в 1799—1806 годах сформулировал закон постоянства состава. Гей-Люссак в 1808 открыл закон объёмных отношений (закон Авогадро). Дальтон в труде «Новая система химической философии» (1808—1827) доказал существование атомов, ввёл понятие атомный вес, элемент — как совокупность одинаковых атомов.

Реинкарнация атомарной теории вещества

В 1811 году Авогадро и предложил гипотезу о том, что молекулы элементарных газов состоят из двух одинаковых атомов; позднее на основе этой гипотезы Канниццаро осуществил реформу атомно-молекулярной теории.

В 1869 году, Д. И. Менделеев открыл периодический закон химических элементов и создал периодическую систему химических элементов. Он объяснил понятие химический элемент и показал зависимость атомной массы от свойств элемента. Открытием этого закона он основал химию как количественную науку, а не только как описательную и качественную.

Радиоактивность и спектры

Важную роль в познании структуры вещества сыграли открытия XIX века. Исследование тонкой структуры эмиссионных спектров и спектров поглощения натолкнуло учёных на мысль о их связи со строением атомов веществ. Открытие радиоактивности показало, что некоторые атомы нестабильны (изотопы) и могут самопроизвольно превращаться в новые атомы (радон — «эманация»).

Квантовая химия

Основные понятия

Элементарная частица

Основная статья: Элементарная частица

Это все частицы, не являющиеся атомными ядрами или атомами (протон — исключение). В узком смысле — частицы, которые нельзя считать состоящими из других частиц (при заданной энергии воздействия/наблюдения). Элементарными частицами также являются электроны (-) и позитроны (+).

Атом

Основная статья: Атом

Наименьшая частица химического элемента, обладающая всеми его свойствами. Атом состоит из ядра и «облака» электронов вокруг него. Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Взаимодействуя, атомы могут образовывать молекулы.

Атом — предел химического разложения любого вещества. Простое вещество (если оно не является одноатомным, как, например, гелий He) разлагается на атомы одного вида, сложное вещество — на атомы разных видов.

Атомы неделимы химическим путём.

Молекула

» Молекулярная структура изображает связи и относительное положение атомов в молекуле. На иллюстрации показана молекула паклитаксела (номенклатурное название: (2α,4α,5β,7β,10β,13α)-4,10-бис(ацетилокси)-13-{[(2R,3S)- 3-(бензоиламино)-2-гидрокси-3-фенилпропаноил]окси}- 1,7-дигидрокси-9-оксо-5,20-эпокситакс-11-ен-2-ил бензоат).

Частица, состоящая из двух или более атомов, которая может самостоятельно существовать. Имеет постоянный качественный и количественный состав. Её свойства зависят от атомов, входящих в её состав, и от характера связей между ними, от молекулярной структуры и от пространственного расположения (изомеры). Может иметь несколько разных состояний и переходить от одного состояния к другому под действием внешних факторов. Свойства вещества, состоящего из определённых молекул, зависят от состояния молекул и от свойств молекулы.

Вещество

Основная статья: Вещество

В соответствии с классическими научными воззрениями различаются две физические формы существования материи — вещество и поле. Вещество — это форма материи, обладающая массой покоя (масса покоя не равна нулю). Химия изучает большей частью вещества, организованные в атомы, молекулы, ионы и радикалы. Те, в свою очередь, состоят из элементарных частиц: электронов, протонов, нейтронов и т. д.

Простые и сложные вещества. Химические элементы

Среди чистых веществ принято различать простые (состоящие из атомов одного химического элемента) и сложные (образованы из атомов нескольких химических элементов) вещества.

Простые вещества следует отличать от понятий «атом» и «химический элемент».

Химический элемент — это вид атомов с определённым положительным зарядом ядра. Все химические элементы указаны в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева; каждому элементу отвечает свой порядковый (атомный) номер в Периодической системе. Значение порядкового номера элемента и значение заряда ядра атома того же элемента совпадают, то есть химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым порядковым номером.

Основная статья: Химический элемент

Простые вещества представляют собой формы существования химических элементов в свободном виде; каждому элементу соответствует, как правило, несколько простых веществ (аллотропных форм), которые могут различаться по составу, например атомный кислород O, кислород O2 и озон O3, или по кристаллической решетке, например алмаз и графит для элемента углерод C. Очевидно, что простые вещества могут быть одно- и многоатомными.

Сложные вещества иначе называются химическими соединениями. Этот термин означает, что вещества могут быть получены с помощью химических реакций соединения из простых веществ (химического синтеза) или разделены на элементы в свободном виде (простые вещества) с помощью химических реакций разложения (химического анализа).

Простые вещества представляют собой конечные формы химического разложения сложных веществ. Сложные вещества, образующиеся из простых веществ, не сохраняют химические свойства составляющих веществ.

Суммируя всё сказанное выше, можно записать:

, где
E — простые вещества (элементы в свободном виде),
C — сложные вещества (химические соединения),
S — синтез,
A — анализ.

В настоящее время понятия «синтез» и «анализ» химических веществ используются в более широком смысле. К синтезу относят любой химический процесс, который приводит к получению необходимого вещества и при этом существует возможность его выделения из реакционной смеси. Анализом считается любой химический процесс, позволяющий определить качественный и количественный состав вещества или смеси веществ, то есть установить, из каких элементов составлено данное вещество и каково содержание каждого элемента в этом веществе. Соответственно различают качественный и количественный анализ — две составные части одной из химических наук — аналитической химии.

Металлы и неметаллы

Все химические элементы по их свойствам, то есть свойствам свободных атомов и свойствам образуемых элементами простых и сложных веществ, делят на металлические и неметаллические элементы. Условно к неметаллам относят элементы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, F, Cl, Br, I, At, O, S, Se, N, P, C и H. К полуметаллам относят B, Si, Ge, As, Sb, Te, иногда — Po. Остальные элементы считаются металлами.

Чистые вещества и смеси веществ

Индивидуальное чистое вещество обладает определённым набором характеристических свойств. От чистых веществ следует отличать смеси веществ, которые могут состоять из двух или большего числа чистых веществ, сохраняющих присущие им свойства.

Смеси веществ делятся на гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные).

Различные примеры возможных смесей веществ в разных агрегатных состояниях
Агрегатное состояние составных частей

(до образования смеси)

Гомогенная смесь

(гомогенная система)

Гетерогенная смесь

(гетерогенная система)

Твёрдое — твёрдое Твёрдые растворы, сплавы (например латунь, бронза) Горные породы (например гранит, минералосодержащие руды и др.)
Твёрдое — жидкое Жидкие растворы (например, водные растворы солей) Твёрдое в жидком — суспензии или взвеси (например, частицы глины в воде, коллоидные растворы)
Жидкое в твёрдом — жидкость в пористых телах (например, почвы, грунты)
Твёрдое — газообразное Хемосорбированный водород в платине, палладии, сталях Твёрдое в газообразном — порошки, аэрозоли, в том числе дым, пыль, смог
Газообразное в твёрдом — пористые материалы (например, кирпич, пемза)
Жидкое — твёрдое Твёрдые жидкости (например, стекло — твёрдое, но всё же жидкость) Может принимать разную форму и фиксировать её (например, посуда — разной формы и цвета)
Жидкое — жидкое Жидкие растворы (например, уксус — раствор уксусной кислоты в воде) Двух- и многослойные жидкие системы, эмульсии (например, молоко — капли жидкого жира в воде)
Жидкое — газообразное Жидкие растворы (например, раствор диоксида углерода в воде) Жидкое в газообразном — аэрозоли жидкости в газе, в том числе туманы
Газообразное в жидком — пены (например, мыльная пена)
Газообразное — газообразное Газовые растворы (смеси любых количеств и любого числа газов), напр. воздух. Гетерогенная система невозможна

В гомогенных смесях составные части нельзя обнаружить ни визуально, ни с помощью оптических приборов, поскольку вещества находятся в раздробленном состоянии на микроуровне. Гомогенными смесями являются смеси любых газов и истинные растворы, а также смеси некоторых жидкостей и твёрдых веществ, например сплавы.

В гетерогенных смесях либо визуально, либо с помощью оптических приборов можно различить области (агрегаты) разных веществ, разграниченные поверхностью раздела; каждая из этих областей внутри себя гомогенна. Такие области называются фазой.

Гомогенная смесь состоит из одной фазы, гетерогенная смесь состоит из двух или большего числа фаз.

Гетерогенные смеси, в которых одна фаза в виде отдельных частиц распределена в другой, называются дисперсными системами. В таких системах различают дисперсионную среду (распределяющую среду) и дисперсную фазу (раздробленное в дисперсионной среде вещество).

С помощью физических методов разделения можно провести разделение смесей на их составные части, то есть на чистые вещества.

Обзор известных физических методов разделения смесей веществ, используемых в химии и химической технологии
Агрегатное состояние составных частей смеси Физическое свойство, используемое для разделения Метод разделения
Твёрдое — твёрдое Плотность Отстаивание, седиментация
Смачиваемость Флотация, пенная флотация
Размер частиц Просеивание
Растворимость Экстракция, выщелачивание
Магнетизм Магнитная сепарация
Твёрдое — жидкое Плотность Седиментация, декантация (сливание жидкости с осадка), центрифугирование
Температура кипения жидкости Выпаривание, дистилляция, осушка
Размер частиц Фильтрование
Растворимость твёрдого вещества Кристаллизация
Твёрдое — газообразное Плотность Седиментация, центробежная сепарация
Размер частиц Фильтрование
Электрический заряд Электрофильтрование
Жидкое — жидкое Плотность Отстаивание (в делительной воронке, в маслоотделителе), центрифугирование
Температура кипения Дистилляция
Растворимость Экстракция
Жидкое — газообразное Плотность Седиментация, центробежная сепарация
Растворимость газа Отгонка газа (путём повышения температуры), промывание с помощью другой жидкости
Газообразное — газообразное Температура конденсации Конденсация
Абсорбируемость Абсорбция (поглощение объёмом сорбента)
Адсорбируемость Адсорбция (поглощение поверхностью сорбента)
Размер частиц Диффузия
Масса Центрифугирование

Чистыми веществами называются вещества, которые при проведении физических методов не разделяются на два или более других веществ и не изменяют своих физических свойств.

В природе не существует абсолютно чистых веществ. Например, так называемый особо чистый алюминий ещё содержит 0,001 % примесей других веществ. Таким образом, абсолютно чистое вещество — это абстракция. Правда, когда речь идет о каком-либо веществе, то химия пользуется этой абстракцией, то есть считает, что вещество истинно чистое, хотя практически берется вещество с некоторым содержанием примесей. Конечно, химик должен стремиться использовать в своей практике по возможности чистые вещества, содержащие минимальное количество примесей. Следует учитывать, что даже незначительное содержание примесей может существенно изменить химические свойства вещества.

Различия между смесями веществ и сложными веществами
Смесь Сложное вещество
Образуется с помощью физического процесса (смешивание чистых веществ) Образуется с помощью химической реакции (синтез из простых веществ)
Свойства чистых веществ, из которых составлена смесь, остаются неизменными Свойства простых веществ, из которых получено сложное вещество, в последнем не сохраняются
Чистые вещества (простые и сложные) могут находиться в смеси в любом массовом соотношении Элементы, входящие в состав сложного вещества, всегда находятся в определённом массовом отношении
Может быть разделена на составные части (чистые вещества) с помощью физических методов Может быть разложено на составные части (элементы в виде простых веществ) только с помощью химической реакции (анализ)

Ион

Основная статья: Ион

Это заряженная частица, атом или молекула, которая имеет неодинаковое количество протонов и электронов. Если у частицы больше электронов, чем протонов, то она заряжена отрицательно и называется анион. Например — Cl. Если в частице электронов меньше, чем протонов, значит, она заряжена положительно и называется катион. Например — Na+.

Радикал

Это частица (атом или молекула), содержащая один или несколько неспаренных электронов. В большинстве случаев химическая связь образуется при участии двух электронов. Частица, имеющая неспаренный электрон, очень активна и легко образует связи с другими частицами. Поэтому время жизни радикала в среде, как правило, очень мало.

Химическая связь

удерживает атомы или группы атомов друг около друга. Различают несколько видов химической связи: ионную, ковалентную (полярную и неполярную), металлическую, водородную.

Периодический закон

Открыт Д. И. Менделеевым 1 марта 1869 года. Современная формулировка: Свойства элементов, а также образуемых ими соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов.

Химические реакции

Процессы, протекающие в химическом веществе, или в смесях различных веществ, представляют собой химические реакции. При протекании химических реакций всегда образуются новые вещества.

В сущности это процесс изменения структуры молекулы. В результате реакции количество атомов в молекуле может увеличиваться (синтез), уменьшаться (разложение) или оставаться постоянным (изомеризация, перегруппировка). В ходе реакции изменяются связи между атомами и порядок размещения атомов в молекулах.

Химические реакции выявляют и характеризуют химические свойства данного вещества.

Исходные вещества, взятые для проведения химической реакции, называются реагентами, а новые вещества, образующиеся в результате химической реакции, — продуктами реакции. В общем виде химическая реакция изображается так:

Реагенты → Продукты

Химия изучает и описывает эти процессы как в макромасштабе, на уровне макроколичеств веществ, так и в микромасштабе, на атомно-молекулярном уровне. Внешние проявления химических процессов, протекающих в макромасштабе, нельзя непосредственно перенести на микроуровень взаимодействия веществ и однозначно их интерпретировать, однако такие переходы возможны при правильном использовании специальных химических законов, присущих только микрообласти (атомам, молекулам, ионам, взятым в единичных количествах).

Номенклатура

Это свод правил наименования химических соединений. Поскольку общее число известных соединений больше 20 млн, и их число принципиально неограниченно, необходимо пользоваться чёткими правилами при их наименовании, чтобы по названию можно было воспроизвести их структуру. Существует несколько вариантов наименования органических и неорганических соединений, но стандартом считается номенклатура IUPAC.

Разделы химии

Современная химия — настолько обширная область естествознания, что многие её разделы по существу представляют собой самостоятельные, хотя и тесно взаимосвязанные научные дисциплины.

По признаку изучаемых объектов (веществ) химию принято делить на неорганическую и органическую. Объяснением сущности химических явлений и установлением их общих закономерностей на основе физических принципов и экспериментальных данных занимается физическая химия, включающая квантовую химию, электрохимию, химическую термодинамику, химическую кинетику. Самостоятельными разделами являются также аналитическая и коллоидная химия (см. ниже перечень разделов).

Технологические основы современных производств излагает химическая технология — наука об экономичных методах и средствах промышленной химической переработки готовых природных материалов и искусственного получения химических продуктов, не встречающихся в окружающей природе.

Сочетание химии с другими смежными естественными науками представляют собой биохимия, биоорганическая химия, геохимия, радиационная химия, фотохимия и др.

Общенаучные основы химических методов разрабатываются в теории познания и методологии науки.

  • Агрохимия
  • Аналитическая химия занимается изучением веществ с целью получить представление об их химическом составе и структуре, в рамках этой дисциплины ведётся разработка экспериментальных методов химического анализа.
  • Биоорганическая химия
  • Биохимия изучает химические вещества, их превращения и явления, сопровождающие эти превращения в живых организмах. Тесно связана с органической химией, химией лекарственных средств, нейрохимией, молекулярной биологией и генетикой.
  • Вычислительная химия
  • Геохимия — наука о химическом составе Земли и планет (космохимия), законах распределения элементов и изотопов, процессах формирования горных пород, почв и природных вод.
  • Квантовая химия
  • Коллоидная химия
  • Компьютерная химия
  • Косметическая химия
  • Космохимия
  • Математическая химия
  • Материаловедение
  • Металлоорганическая химия
  • Нанохимия
  • Неорганическая химия изучает свойства и реакции неорганических соединений. Чёткой границы между органической и неорганической химии нет, напротив, существуют дисциплины на стыке этих наук, например, металлоорганическая химия.
  • Органическая химия выделяет в качестве предмета изучения вещества, построенные на основе углеродного скелета.
  • Нейрохимия своим предметом имеет изучение медиаторов, пептидов, белков, жиров, сахара и нуклеиновых кислот, их взаимодействия и роли, которую они играют в формировании, становлении и изменении нервной системы.
  • Нефтехимия
  • Общая химия
  • Препаративная химия
  • Радиохимия
  • Супрамолекулярная химия
  • Фармацевтика
  • Физическая химия изучает физический и фундаментальный базис химических систем и процессов. Важнейшие области исследования включают химическую термодинамику, кинетику, электрохимию, статистическую механику и спектроскопию. Физическая химия имеет много общего с молекулярной физикой. Физическая химия предполагает использование инфинитезимального метода. Физическая химия является отдельной дисциплиной от химической физики.
  • Фотохимия
  • Химия высокомолекулярных соединений
  • Химия одноуглеродных молекул
  • Химия полимеров
  • Химия почв
  • Теоретическая химия своей задачей ставит теоретическое обобщение и обоснование знаний химии через фундаментальные теоретические рассуждения (как правило, в области математики или физики).
  • Термохимия
  • Токсикологическая химия
  • Электрохимия
  • Экологическая химия; химия окружающей среды
  • Ядерная химия изучает ядерные реакции и химические последствия ядерных реакций.

Химическая технология

Методы физико-химического анализа

См. сравнение и полную классификацию методов анализа в основной статье Аналитическая химия, а также в частности:

См. также

Примечания

  1. Философия науки под ред. А. И. Липкина М.: Эксмо, 2007
  2. 1 2 3 Возникновение и развитие химии с древнейших времён до XVIII века. Всеобщая история химии. М.: Наука. 1989
  3. 1 2 3 Рабинович В. Л. Алхимия как феномен средневековой культуры. М.: Наука. 1979
  4. 1 2 3 Михаил Васильевич Ломоносов. Избранные произведения. В двух томах. Т. 1. Естественные науки и философия. — М.: Наука. 1986

Литература

  • Менделеев Д. И. Периодический закон: В 3 т. на сайте Руниверс
  • Некрасов Б. В. Основы общей химии, т. 1. — М.: «Химия», 1973
  • Химическая энциклопедия, п. ред. Кнунянц И. Л., т. 5. — М.: «Советская энциклопедия», 1988
  • Химия: Справ. изд./ В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. — М.: Химия, 1989
  • Джон Мур. Химия для чайников = Chemistry For Dummies. — М.: «Диалектика», 2011. — 320 с. — ISBN 978-5-8459-1773-7
  • Н. Л. Глинка. Общая химия. — М.: Интеграл-Пресс, 2008. — С. 728. — ISBN 5-89602-017-1
  • Дубинская А. М., Призмент Э. Л. Химические энциклопедии, в кн.: Химический энциклопедический словарь. — М., 1983
  • Потапов В. М., Кочетова Э. К. Химическая информация. Где и как искать химику нужные сведения. — М., 1988
  • Кузнецов В. И. Общая химия: тенденции развития. М.: Высшая школа, 1989.

Ссылки

Разделы химии

 

dik.academic.ru

Основные понятия химии — Викиверситет

Химияw — это наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакцийw, а также о законах, которым эти превращения подчиняются. Поскольку все вещества состоят из атомов, которые благодаря химическим связям между ними способны формировать молекулы, то химия занимается в основном изучением взаимодействий между атомами и молекулами, полученными в результате таких взаимодействий.

Веществоw — вид материи с определёнными химическими и физическими свойствами. Совокупность атомов, атомных частиц или молекул, находящаяся в определённом агрегатном состоянии. Из веществ состоят физические тела (медь — вещество, а медная монета — физическое тело).

Атом — мельчайшая, химически неделимая, электронейтральная частица вещества. Состоит из ядра и электронной оболочки.

Каждый атом принадлежит определённому химическому элементуw. Элемент имеет название, порядковый номер, и положение в периодической таблице Менделеева. В настоящее время известно 118 химических элементов, заканчивая Uuo (Ununoctium — унуноктийw). Каждый элемент обозначен символом, который представляет одну или две буквы из его латинского названия (водородw обозначен буквой H — первой буквой его латинского названия Hydrogenium).

Валентностьw — количество химических связей, которое образует один атом.

Молекулаw — наименьшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства. Состоит из атомов.


Свойства — совокупность признаков по которым одни вещества отличаются от других, они бывают химическими и физическими.

Физические свойстваw — признаки вещества, при характеристике которых вещество не изменяет свой химический состав (плотность, агрегатное состояние, температуры плавления и кипения и т. п.)

Химические свойстваw — способность веществ взаимодействовать с другими веществами или изменяться под действием определённых условий. Результатом является превращение одного вещества или веществ в другие вещества.

Агрегатные состояния веществаw — состояние вещества, характеризующееся определенными свойствами (способность сохранять форму, объем). Выделяют три основных агрегатных состояния: твёрдое тело, жидкость и газ. Иногда не совсем корректно к агрегатным состояниям причисляют плазмуw. Существуют и другие агрегатные состояния, например, жидкие кристаллыw или конденсат Бозе — Эйнштейнаw.

Мольw — мера количества вещества, содержащая Число Авогадроw (NA ≈ 6,02 × 1023) любых структурных частиц. (NA — количество атомов в 12 граммах углерода 12Cw.)

Периодический законw — фундаментальный закон природы, открытый Д. И. Менделеевым в 1869 году при сопоставлении свойств известных в то время химических элементов и величин их атомных масс. В настоящее время Периодический закон Д. И. Менделеева имеет следующую формулировку: «свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов». Особенность Периодического закона среди других фундаментальных законов заключается в том, что он не имеет выражения в виде математического уравнения. Графическим (табличным) выражением закона является Периодическая система химических элементовw, первоначальный вариант которой был разработан Д. И. Менделеевым в 1869—1871 годах.

Простое веществоw — вещество, состоящее из атомов одного химического элемента: водород, кислород и т. д.

Сложное веществоw — вещество, состоящее из атомов разных химических элементов: кислоты, вода и др.

Относительная атомная массаw — масса (а. е. м.) 6,02 × 1023 молекул простого вещества, где а. е. м. — атомная единица массыw.

Относительная молекулярная масса — масса (а. е. м.) 6,02 × 1023 молекул сложного вещества. Численно равна молярной массе, но отличается размерностью.

Химическая связьw — это взаимодействие атомов, обуславливающее устойчивость молекулы или кристаллаw как целого. Химическая связь определяется взаимодействием между заряженными частицамиw (ядрамиw и электронамиw).

Полимерыw — высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из повторяющихся фрагментов (структурных звеньев).

Степень полимеризацииw — число структурных звеньев, входящих в состав макромолекулы.

Гомополимерыw — полимеры, образованные из одинаковых по составу и строению мономеровw.

Мономе́рw — низкомолекулярное вещество, образующее полимер в реакции полимеризацииw.

Сополимерыw — полимеры, образованные из двух и более мономеров.

Сополимеризацияw — реакция полимеризации с участием двух или более различных мономеров.

Электрохи́мияw — раздел химической науки, в котором рассматриваются системы и межфазные границы при протекании через них электрического тока, исследуются процессы в проводниках, на электродах (из металлов или полупроводников, включая графит) и в ионных проводниках (электролитах). Электрохимия исследует процессы окисления и восстановления, протекающие на пространственно-разделённых электродах, перенос ионов и электронов.

Электро́дный потенциа́лw — разность электрических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом.

Электролитическая диссоциацияw — процесс распада электролита на ионы при его растворении или плавлении.

Электроли́тw — вещество, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации на ионы, что происходит в растворах и расплавах, или движения ионов в кристаллических решётках твёрдых электролитов.

Электро́лизw — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор, либо расплав электролита.

Гомологический рядw — ряд химических соединений одного структурного типа (например, алканы или алифатические спирты — спирты жирного ряда), отличающихся друг от друга по составу на определенное число повторяющихся структурных единиц — так называемую «гомологическую разность».

Изомерияw — явление, заключающееся в существовании химических соединений (изомеров), одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся по строению или расположению атомов в пространстве и, вследствие этого, по свойствам.

Изомерыw — соединения, обладающие одинаковым элементарным составом, но различным химическим строением.

Основные положения теории химического строения органических веществw:

  1. Атомы в молекулах соединены друг с другом в определённой последовательности. Изменение этой последовательности приводит к образованию нового вещества с новыми свойствами.
  2. Соединение атомов происходит в соответствии с их валентностью.
  3. Свойства веществ зависят не только от их состава, но и от «химического строения», то есть от порядка соединения атомов в молекулах и характера их взаимного влияния. Наиболее сильно влияют друг на друга атомы, непосредственно связанные между собой.

Химическое равновесиеw — это такое состояние системы, когда скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.[1]

Тепловой эффект реакцииw — это теплота, которая выделяется или поглощается системой при течении в ней химической реакции. В зависимости от того, происходит реакция с выделением теплоты или сопровождается поглощением теплоты, различают экзо-и эндотермические реакции. К первым, как правило, относятся все реакции соединения, а ко вторым — реакции разложения.[1]

Катализаторw — это вещество, которое изменяет скорость химической реакции, но количественно при этом не расходуется и в состав продуктов не входит.[1]

Скорость химической реакцииw — изменение количества одного из реагирующих веществ за единицу времени в единице реакционного пространства.

Термохимияw — раздел химической термодинамики, в задачу которой входит определение и изучение тепловых эффектов реакций, а также установление их взаимосвязей с различными физико-химическими параметрами. Ещё одной из задач термохимии является измерение теплоёмкостей веществ и установление их теплот фазовых переходов.

Теплотаw — количественная мера хаотичного движения частиц данной системы, при этом не происходит переноса вещества от одной системы к другой.[2]

Тепловой эффектw — выделение или поглощение тепловой энергии системой при протекании в ней химической реакции, при условии, что система не совершает никакой другой работы кроме работы расширения.[2]

Внутренняя энергия системыw — суммарная энергия внутренней системы, включающая энергию взаимодействия и движения молекул, атомов, ядер, электронов в атомах, внутриядерную и другие виды энергии, кроме кинетической и потенциальной энергии системы, как целого.[2]

Энтальпияw — это энергия расширенной системы (термодинамическая функция, характеризующая систему, находящуюся при постоянном давлении).[2]

Стандартная энтальпия (теплота) образования сложного веществаw — тепловой эффект реакции образования 1 моля этого вещества из простых веществ, находящихся в устойчивом агрегатном состоянии при стандартных условиях (= 298 К и давлении 101 кПа).[2]

Гомогенная системаw — однородная система, химический состав и физические свойства которой во всех частях одинаковы или меняются непрерывно, без скачков (между частями системы нет поверхностей раздела). В гомогенной системе из двух и более химических компонентов каждый компонент распределен в массе другого в виде молекул, атомов, ионов. Составные части гомогенной системы нельзя отделить друг от друга механическим путем.

Гетерогенная системаw — неоднородная система, состоящая из однородных частей (фаз), разделённых поверхностью раздела. Однородные части (фазы) могут отличаться друг от друга по составу и свойствам.[3]

Скорость гомогенной реакцииw — количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени в единице объема системы.[3]

Скорость гетерогенной реакцииw — количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени на единице площади поверхности фазы.[3]

Термодинамикаw — раздел науки, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. Термодинамика — это феноменологическая наука, опирающаяся на обобщения опытных фактов. Она изучает макроскопические системы, состоящие из огромного числа частиц — термодинамические системы.

Термодинамическая системаw — некая физическая система, состоящая из большого количества частиц, способная обмениваться с окружающей средой энергией и веществом. Также обычно полагается, что такая система подчиняется статистическим закономерностям.

Первый закон термодинамикиw — для изолированной системы (для которой исключен любой материальный или энергетический обмен с окружающей средой) внутренняя энергия постоянна.[4]

физические явления химические явления
не образуется новых веществ образуются новые вещества
  1. 1,01,11,2 Основные закономерности химических реакций
  2. 2,02,12,22,32,4 Основные закономерности протекания химических процессов
  3. 3,03,13,2 Изучение основных закономерностей протекания химических реакций (реферат)
  4. ↑ Основы химической термодинамики

ru.wikiversity.org

Основные определения в химии (стр. 1 из 2)

Абсорбция – это явление поглощения веществ жидкостями.

Адгезия – это молекулярная связь двух разнородных поверхностей.

Адденд – это молекула или ион, связанная с центральным атомом.

Адсорбент – это вещество, на поверхности которого происходит адсорбция.

Адсорбция – это поглощение вещества из раствора или газа поверхностным слоем другого вещества – адсорбента.

Азеотроп – это смесь жидкостей, перегоняющаяся без изменения состава.

Акцептор – это частица, принимающая электрон.

Акцепторные свойства – это способность атомов элемента притягивать электроны.

Аллотропия – это явление существования одного и того же химического элемента в виде двух или нескольких простых веществ – аллотропных модификаций.

Аллотропная модификация – это видоизменённый химический элемент.

Аморфное вещество – это вещество не имеющее кристаллической решётки.

Амфотерность – это способность некоторых химических соединений проявлять кислотные или основные свойства, в зависимости от веществ, которые с ними реагируют.

Анод – это положительный полюс источника постоянного электрического тока.

Аноксия – это процесс окисления органических веществ растворённым в воде кислородом до полного его исчезновения.

Атом – это мельчайшая частица химического элемента, являющаяся носителем свойств химического элемента, и образующая с атомами того же элемента или с атомами других элементов более сложные химические частицы – молекулы.

Атомное ядро – это центральная часть атома, состоящая из нейтронов и протонов, в котором сосредоточена практически вся основная масса атома и его положительный электрический заряд.

Бертоллиды – это химические соединения переменного состава.

Брожение – это процесс распада органических веществ, вызываемый микроорганизмами.

Валентность – это число электронных пар, с помощью которых атом данного элемента связан с другими атомами.

Восстановитель – это вещество, способное отдавать электроны другому веществу – окислителю.

Восстановление – это химическая реакция, в процессе которой происходит присоединение электронов к атомам или ионам.

Гетерогенная реакция – это химическая реакция, во время протекания которой реагирующие вещества находятся на поверхности раздела фаз.

Гидратация – это донорно-акцепторное связывание молекул (или атомов, ионов вещества) с водой, не сопровождающееся разрушением молекул воды.

Гидролиз – это реакция обмена ионов между различными веществами и водой.

Гомогенная реакция – это химическая реакция, во время протекания которой реагирующие вещества и продукты реакции находятся в одной фазе.

Гомологи – это соединения, сходные по строению и химическим свойствам, но отличающиеся друг от друга на одну или несколько гомологичных разностей.

Гомологическая разность – это CH2 группа.

Дальтониды – это химические соединения постоянного состава.

Декантация – это сливание жидкости с отстоявшегося осадка.

Диффузия – это проникновение молекул одного вещества (газа, жидкости, твёрдого тела) в другое при их непосредственном соприкосновении или через пористую перегородку, обусловленное тепловым движением молекул.

Донор – это атом или группа атомов, содержащий неподелённую пару электронов.

Донорно-акцепторная связь – это вид химической связи, которая образуется за счёт обобществления электронной пары одного атома – донора электронов.

Донорные свойства – это способность атомов элемента отдавать свои электроны другим атомам.

Заряд ядра – это положительный электрический заряд, равный количеству протонов в ядре.

Изомеры – это химические соединения, одинаковые по составу и молекулярной массе, но различающиеся по строению и свойствам.

Изотопы – это атомы одного и того же химического элемента, ядра которых содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.

Индекс – это число, стоящее внизу от символа химического элемента.

Ингибиторы – это вещества, способные замедлять химические реакции.

Ионная связь – это вид химической связи, возникающей между ионами в результате действия электростатических сил притяжения.

Ионы – это электрически заряженные частицы, образующиеся при потере или приобретении избыточных электронов атомами элементов или группами атомов.

Катализ – это изменение скорости химических реакций в присутствии катализаторов, вступающих в промежуточное химическое взаимодействие с реагирующими веществами, но восстанавливающих после каждого цикла промежуточных взаимодействий свой химический состав.

Катализаторы – это вещества, способные ускорять химические реакции.

Каталитические реакции – это реакции с участием катализатора.

Катенация – это способность элементов образовывать цепи.

Катод – это отрицательный полюс источника постоянного электрического тока.

Квантовые числа – это энергетические параметры, определяющие состояние электрона и тип атомной орбитали, на которой он находится.

Ковалентная связь – это вид химической связи между двумя атомами, которая осуществляется общей для них электронной парой.

Ковалентная неполярная связь – это вид химической связи, которая образуется между атомами, электроотрицательность которых одинакова.

Ковалентная полярная связь – это вид химической связи, которая образуется между атомами, электроотрицательность которых отличается незначительно.

Конформация – это геометрическая формула, которую может принять молекула органических соединений, при вращении атомов или групп атомов, вокруг простых связей, при сохранении неизменного порядка химической связи атомов, длины связей и валентных углов.

Кристалл – это твёрдое вещество, в котором атомы, ионы или молекулы расположены в пространстве регулярно, практически бесконечно повторяющимися группами.

Кристаллизация – это способ очистки вещества путём его осаждения из насыщенного раствора.

Кристаллическая решётка – это кристаллическая структура, которая характеризуется регулярным расположением частиц в строго определённых точках пространства кристалла.

Металлическая связь – это вид химической связи между положительно заряженными ионами в кристаллах металлов, осуществляемый за счёт притяжения электронов, свободно перемещающихся по кристаллу.

Молекула – это наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

Моль – это количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов …) сколько их содержится в 12-ти граммах углерода-изотопа-12.

Молярная масса – это масса 1-го моля вещества или химического элемента.

Молярность – это отношение количества вещества данного компонента, к объёму раствора, содержащего данный компонент.

Нейтрализация – это химическая реакция, в которой кислотные свойства нейтрализуются с помощью щелочей, а щелочные – с помощью кислот.

Нейтрон – это электрически нейтральная элементарная частица.

Неподеленная пара электронов – это внешняя электронная пара атома, не участвующая в образовании химической связи.

Окисление – это химическая реакция, в процессе которой происходит отнятие электронов от атомов или ионов.

Окислитель – это вещество, способное отнимать электроны у другого вещества – восстановителя.

Окислительно-восстановительные реакции – это реакции, в которых происходит изменение степеней окисления каких-либо атомов в реагирующих молекулах.

Орбиталь – это объём пространства около ядра, в котором высока вероятность нахождения электрона.

Относительная атомная масса – это масса атома, равная отношению средней массы атома химического элемента к 1/12-ой части массы атома углерода.

Относительная молекулярная масса – это масса одной молекулы, равная отношению средней массы молекулы химического элемента.

Перегонка – это способ очистки веществ, путём их испарения в одном сосуде, и конденсации образовавшихся паров в другом сосуде.

Подуровень – это часть электронного уровня, состоящая из орбиталей одного вида.

Поликристалл – это множество сросшихся монокристаллов кристаллического вещества.

Поляризация – это разделение положительных и отрицательных зарядов.

Предельные углеводороды – это соединения углерода с водородом, в которых атомы углерода соединены между собой одинарной связью, а все остальные связи “насыщенны” атомами водорода.

Проскок электрона – это отступления от общей для большинства элементов последовательности заполнения электронных оболочек, связанные с тем, что эти “нарушения правил” обеспечивают атомам некоторых элементов наименьшую энергию, по сравнению с заполнением электронных оболочек “по правилам”.

Простое вещество – это вещество, состоящее из атомов одного вида.

Протон – это устойчивая, положительно заряженная элементарная частица.

Растворы – это однородные физико-химические смеси переменного состава, состоящие из двух или нескольких веществ и продуктов их взаимодействия.

Сложное вещество – это вещество, состоящее из атомов разных видов.

Смешенный элемент – это элемент, состоящий из нескольких изотопов.

Сорбция – это поглощение твёрдыми телами или жидкостями каких-либо веществ из окружающей среды.

Спин – это собственный момент количества движения элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы, как целого.

Средняя абсолютная атомная масса – это масса атома.

Средняя абсолютная молекулярная масса – это масса молекулы.

Степень окисления – это количество отданных или принятых атомом электронов.

Стехиометрические количества – это количества веществ, которые соответствуют уравнению реакции или формуле.

Структурные формулы – это изображение молекулы, в котором показан порядок связывания атомов между собой.

mirznanii.com

Химический словарь или справочная тетрадь по химии

Решение о необходимости ведения такой тетради пришло не сразу, а постепенно, с накоплением опыта работы.

Вначале это было место в конце рабочей тетради – несколько страниц для записи наиболее важных определений. Затем туда же были вынесены наиболее важные таблицы. Потом пришло осознание того, что большинству учеников для того, чтобы научиться решать задачи, необходимы строгие алгоритмические предписания, которые они, прежде всего, должны понять и запомнить.

Вот тогда и пришло решение о ведении, кроме рабочей тетради, еще одной обязательной тетради по химии – химического словаря. В отличие от рабочих тетрадей, которых может быть даже две в течение одного учебного года, словарь - это единая тетрадь на весь курс обучения химии. Лучше всего, если эта тетрадь будет иметь 48 листов и прочную обложку.

Материал в этой тетради мы располагаем следующим образом: в начале – наиболее важные определения, которые ребята выписывают из учебника или записывают под диктовку учителя. Например, на первом уроке в 8-м классе это определение предмета “химия”, понятие “химические реакции”. В течение учебного года в 8-м классе их накапливается более тридцати. По этим определениям на некоторых уроках я провожу опросы. Например, устный вопрос по цепочке, когда один ученик задает вопрос другому, если тот ответил правильно, значит, уже он задает вопрос следующему; или, когда одному ученику задают вопросы другие ученики, если он не справляется с ответом, значит, отвечают сами. По органической химии это в основном определения классов органических веществ и главных понятий, например, “гомологи”, “изомеры” и др.

В конце нашей справочной тетради представлен материал в виде таблиц и схем. На последней странице располагается самая первая таблица “Химические элементы. Химические знаки”. Затем таблицы “Валентность”, “Кислоты”, “Индикаторы”, “Электрохимический ряд напряжений металлов”, “Ряд электроотрицательности”.

Особенно хочу остановиться на содержании таблицы “Соответствие кислот кислотным оксидам”:

Соответствие кислот кислотным оксидам
Кислотный оксид Кислота
Название Формула Название Формула Кислотный остаток, валентность
оксид углерода (II) CO2 угольная H2CO3 CO3(II)
оксид серы (IV) SO2 сернистая H2SO3 SO3(II)
оксид серы (VI) SO3 серная H2SO4 SO4(II)
оксид кремния (IV) SiO2 кремниевая H2SiO3 SiO3(II)
оксид азота (V) N2O5 азотная HNO3 NO3(I)
оксид фосфора (V) P2O5 фосфорная H3PO4 PO4(III)

Без понимания и запоминания этой таблицы затрудняется составление учениками 8-х классов уравнений реакций кислотных оксидов со щелочами.

При изучении теории электролитической диссоциации в конце тетради записываем схемы и правила.

Правила составления ионных уравнений:

1. В виде ионов записывают формулы сильных электролитов, растворимых в воде.

2. В молекулярном виде записывают формулы простых веществ, оксидов, слабых электролитов и всех нерастворимых веществ.

3. Формулы малорастворимых веществ в левой части уравнения записывают в ионном виде, в правой – в молекулярном.

При изучении органической химии записываем в словарь обобщающие таблицы по углеводородам, классам кислород - и азотсодержащих веществ, схемы по генетической связи.

За 25 – летний период преподавания химии в школе мне пришлось работать по разным программам и учебникам. При этом всегда удивляло то, что практически ни один учебник не учит решать задачи. В начале изучения химии для систематизации и закрепления знаний в словаре мы с учениками составляем таблицу “Физические величины” с новыми величинами:

При обучении учащихся способам решения расчётных задач очень большое значение придаю алгоритмам. Я считаю, что строгие предписания последовательности действий позволяют слабому ученику разобраться в решении задач определённого типа. Для сильных учеников - это возможность выхода на творческий уровень своего дальнейшего химического образования и самообразования, так как для начала нужно уверенно овладеть сравнительно небольшим числом стандартных приёмов. На базе этого разовьётся умение правильно их применять на разных стадиях решения более сложных задач. Поэтому алгоритмы решения расчётных задач составлены мною для всех типов задач школьного курса и для факультативных занятий.

Приведу примеры некоторых из них.

Алгоритм решения задач по химическим уравнениям.

1. Записать кратко условие задачи и составить химическое уравнение.

2. Над формулами в химическом уравнении надписать данные задачи, под формулами пописать число моль (определяют по коэффициенту).

3. Найти количество вещества, масса или объём которого даны в условии задачи, по формулам:

= m / M; = V / Vm (для газов Vm = 22,4 л / моль).

Полученное число надписать над формулой в уравнении.

4. Найти количество вещества, масса или объём которого неизвестны. Для этого провести рассуждение по уравнению: сравнить число моль по условию с числом моль по уравнению. При необходимости составить пропорцию.

5. Найти массу или объём по формулам: m = M •; V = Vm.

Данный алгоритм – это основа, которую должен освоить ученик, чтобы в дальнейшем он смог решать задачи по уравнениям с различными усложнениями.

Задачи на избыток и недостаток.

Если в условии задачи известны количества, массы или объёмы сразу двух реагирующих веществ, то это задача на избыток и недостаток.

При её решении:

1. Нужно найти количества двух реагирующих веществ по формулам:

= m /M; = V/Vm .

2. Полученные числа моль надписать над уравнением. Сравнив их с числом моль по уравнению, сделать вывод о том, какое вещество дано в недостатке.

3. По недостатку производить дальнейшие расчёты.

Задачи на долю выхода продукта реакции, практически полученного от теоретически возможного.

По уравнениям реакций проводят теоретические расчёты и находят теоретические данные для продукта реакции: теор., m теор. или Vтеор.. При проведении реакций в лаборатории или в промышленности происходят потери, поэтому полученные практические данныепракт. ,

m практ. или V практ. всегда меньше теоретически рассчитанных данных. Долю выхода обозначают буквой  (эта) и рассчитывают по формулам:

(эта) = практ./ теор. = m практ./ m теор. = Vпракт. / Vтеор.

Выражают её в долях от единицы или в процентах. Можно выделить три типа задач:

1 тип.

Если в условии задачи известны данные для исходного вещества и доля выхода продукта реакции, при этом нужно найтипракт., m практ. или Vпракт. продукта реакции.

Порядок решения:

1. Произвести расчёт по уравнению, исходя из данных для исходного вещества, найти теор., m теор. или Vтеор. продукта реакции;

2. Найти массу или объём продукта реакции, практически полученного, по формулам:

m практ. = m теор.; Vпракт. = Vтеор.; практ. = теор..

2 тип.

Если в условии задачи известны данные для исходного вещества и практ., m практ. или Vпракт. полученного продукта, при этом нужно найти долю выхода продукта реакции.

Порядок решения:

1. Произвести расчёт по уравнению, исходя из данных для исходного вещества, найти

теор., m теор. или Vтеор. продукта реакции.

2. Найти долю выхода продукта реакции по формулам:

= практ. / теор. = m практ. / m теор. = Vпракт. /Vтеор.

3 тип.

Если в условии задачи известны  практ., m практ. или V практ. полученного продукта реакции и доля выхода его, при этом нужно найти данные для исходного вещества.

Порядок решения:

1. Найти теор., m теор. или Vтеор. продукта реакции по формулам:

теор. = практ . /; m теор. = m практ. / ; Vтеор. = Vпракт. / .

2. Произвести расчёт по уравнению, исходя из теор., m теор. или V теор. продукта реакции и найти данные для исходного вещества.

Конечно, эти три типа задач мы рассматриваем постепенно, отрабатываем умения решения каждого из них на примере целого ряда задач.

Задачи на смеси и примеси.

Чистое вещество – это то, которого в смеси больше, остальное – примеси. Обозначения: масса смеси – m см., масса чистого вещества – m ч.в., масса примесей – m прим., массовая доля чистого вещества - ч.в.

Массовую долю чистого вещества находят по формуле: ч.в. = mч.в. / m см., выражают её в долях от единицы или в процентах. Выделим 2 типа задач.

1 тип.

Если в условии задачи дана массовая доля чистого вещества ил массовая доля примесей, значит, при этом дана масса смеси. Слово “технический” тоже означает наличие смеси.

Порядок решения:

1. Найти массу чистого вещества по формуле: m ч.в.= ч.в.m см.

Если дана массовая доля примесей, то предварительно нужно найти массовую долю чистого вещества:ч.в. = 1 - прим.

2. Исходя из массы чистого вещества, производить дальнейшие расчёты по уравнению.

2 тип.

Если в условии задачи дана масса исходной смеси и n , m или V продукта реакции, при этом нужно найти массовую долю чистого вещества в исходной смеси или массовую долю примесей в ней.

Порядок решения:

1. Произвести расчёт по уравнению, исходя из данных для продукта реакции, и найти n ч.в. и m ч.в.

2. Найти массовую долю чистого вещества в смеси по формуле: ч.в. = m ч.в. / m см. и массовую долю примесей: прим. = 1 - ч.в

Закон объёмных отношений газов.

Объёмы газов относятся так же, как их количества веществ:

V1 / V2 = 1 / 2

Этот закон применяют при решении задач по уравнениям, в которых дан объём газа и нужно найти объём другого газа.

Объёмная доля газа в смеси.

= Vг / Vсм, где (фи) – объёмная доля газа.

Vг – объём газа, Vcм – объём смеси газов.

Если в условии задачи даны объёмная доля газа и объём смеси, то, прежде всего, нужно найти объём газа: Vг = • Vсм.

Объём смеси газов находят по формуле: Vсм = Vг /

urok.1sept.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *