Простые и сложные вещества

СЕВЕРО-КАЗАХСТАНСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. М. КОЗЫБАЕВА

Дюрягина А.Н.

КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ХИМИЯ

Специальность: 5В072700 Технология продовольственных продуктов

г. Петропавловск

2014 г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Северо-Казахстанский государственный университет

Им. М. Козыбаева

Специальность: 5В072700 Технология продовольственных продуктов

Дюрягина А.Н.

КУРС ЛЕКЦИЙ

По дисциплине

ХИМИЯ

г. Петропавловск

2014 г.

Рецензент

Бегенова Б.Е., профессор, д.х.н.

Разработчик:

Дюрягина А.Н., зав. кафедры, к.х.н., доцент

Курс лекций соответствует государственному общеобразовательному стандарту образования РК, типовой учебной программе и рабочим программам по дисциплине «Химия». Курс лекций по химии поможет студенту более эффективно усвоить материал и предназначен для студентов высших учебных заведений.

Система менеджмента качества СКГУ им. М.Козыбаева

сертифицирована на соответствие требованиям ISO 9001:2008

Основные понятия и законы химии

Химия – наука, изучающая состав, строение, свойства, получение и превращение веществ.

Согласно атомно-молекулярному учению все вещества состоят из отдельных частиц – атомов, молекул или ионов.

Для большинства веществ частицы представляют собой молекулы.

Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

Молекулы в свою очередь состоят из атомов. В состав молекул может входить различное число атомов одного или нескольких химических элементов. Так, молекулы таких веществ, как водород, азот – двухатомны, воды – трехатомны, а наиболее сложных – высших белков и нуклеиновых кислот – построены из такого количества атомов, которое измеряется сотнями тысяч. При этом атомы могут соединятся друг с другом не только в различных соотношениях, но и различным образом. Поэтому при сравнительно небольшом числе химических элементов (более ста) число различных веществ очень велико.

Молекула – отдельная нейтральная частица, которая получается при образовании химической связи между атомами.

Многие вещества в твердом и жидком состоянии, например большинство солей, имеют не молекулярную, а ионную структуру. Некоторые вещества – атомную (в основном металлы). В веществах, имеющих ионное или атомное строение, носителем химических свойств являются не молекулы, а те комбинации ионов или атомов, которые образуют данное вещество.

Атом – наименьшая частица химического элемента, способная существовать в свободном состоянии или в составе химического соединения с другими атомами того же или другого элемента.

Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. В состав ядра входят протоны и нейтроны. Нейтрон, как следует из его названия, нейтрален, т.е. не имеет заряда. Заряд протона равен заряду электрона по величине, но противоположен по знаку.

Все атомы нейтральны, положительный заряд ядра полностью компенсирован отрицательным зарядом электронов, число которых равно числу протонов.

Потеря одного электрона нейтральным атомом приводит к образованию положительно заряженного иона – катиона. Атом натрия может отдать один электрон и образовать катион натрия:

Na⁰ – ē = Na⁺

Положительный заряд возникает из-за разницы между числом протонов в ядре и числом электронов вокруг ядра.

Атом фтора легко принимает один электрон:

F⁰ + ē = F^-

При добавлении одного электрона нейтральный атом фтора становится отрицательно заряженным ионом фтора.

Термины двухзарядный, трехзарядный анион (или катион) используются для обозначения заряда иона. Двухзарядный катион имеет заряд 2+ (например, Mg²⁺, Ca²⁺), двухзарядный анион – заряд 2- (например, О^2-, Se^2- ), трехзарядный катион – заряд 3+ (Al³⁺, Fe³⁺), трехзарядный анион – заряд 3- (N^3-, PO₄^3-).

Анион – это отрицательно заряженный ион, а катион – это положительно заряженный ион.

Итак, если атомы и молекулы нейтральные частицы, то ионы заряженные.

Ионы – заряженные частицы, которые образуются при отдаче или присоединение электронов атомом или молекулой.

Химический элемент

Каждый элемент имеет определённый химический знак, соответствующий первой букве его латинского названия и отличается от другого количественно порядковым номером в периодической системе и качественно всей совокупностью своих физических и химических свойств.

Химический элемент – вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра.

В пределах одного и того же элемента у атомов может меняться как число нейтронов в ядре, так и число электронов, но неизменным остаётся число протонов, т.е. заряд ядра. Например, химический элемент водород имеет три типа атомов с различным числом нейтронов (изотопы). Наиболее распространённым является протий ¹Н (99.984), у которого есть протон и электрон, но нет нейтронов.

Второй изотоп - дейтерий или «тяжёлый водород» (0.0156) ²Н или Д, - имеет протон, нейтрон и электрон. Один из 10¹⁷ в образце природного водорода – тритий (³Н или Т), он радиоактивен. Протий, дейтерий и тритий являются одним химическим элементом – водородом, т.к. у них не смотря на разницу нейтронов в ядре одно и тоже число протонов, т. е. один заряд ядра.

В качестве другого примера можно привести атом железа, который в зависимости от условий теряет два или три электрона, превращаясь в ионы Fe²⁺ и Fe³⁺ соответственно. Внешне это сопровождается исчезновением железа как простого вещества, но как элемент железо сохраняется, т.к. сохраняется заряд ядра (+26). В целом сохранение элементов характерно для любой химической реакции. Переход от одного элемента к другому возможен только в ядерных реакциях, путём изменения числа протонов в ядре.

Итак, однозначной характеристикой химического элемента является только число протонов в ядре, характеризующее его заряд.

Именно заряд ядра определяет порядковый номер атома элемента (атомный номер) в периодической системе.

Атомный номер Z = число протонов в ядре = заряд ядра. Например, химический элемент хлор - вид атомов с положительным зарядом ядра, равный 17, атомы элемента кислорода – положительный заряд, равный 8, отсюда порядковый номер элемента хлора в таблице Менделеева – 17, а кислорода – 8.

Простые и сложные вещества

Простые вещества образованны атомами одного химического элемента. Все простые вещества можно разделить на неметаллы и металлы. К неметаллам относятся только 22 элемента: благородные газы, галогены, а также O, S, Se, Te, N, P, As, C, Si, B, H. Почти все они обладают плохой тепло- и электропроводностью, при обычных условиях большинство из них находится в газообразном состоянии, немногие – в твёрдом, и только бром- жидкость. Остальные элементы относятся к металлам. Они обладают характерным «металлическим» блеском, хорошей тепло- и электропроводностью, пластичностью, ковкостью. При обычных условия металлы, кроме Hg и Fr,- твёрдые вещества.

Сложные вещества (химические соединения) состоят из атомов различных химических элементов. В зависимости от состава их подразделяют на классы, основные из которых – оксиды, основания, кислоты, соли.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: