Неорганическая химия является базовым разделом химии. Кроме того, это и самый простой раздел химии, органическая химия гораздо сложнее. Именно поэтому мы начнем наше изучение химии с неорганической химии. Как вы уже знаете из , неорганическая химия - это наука о химических элементах и их неорганических соединениях. Что же такое химический элемент? Химический элемент - это абстрактное понятие, которое обозначает простое вещество, которые состоит из атомов одного вида. Каждый химический элемент имеет порядковый номер в таблице Менделеева, который совпадает с количеством протонов в атомном ядре. Необходимо отличать сам химический элемент от вещества, который он обозначает. Химический элемент - это просто название атомов вещества. А вот само вещество, даже состоящее из одного атома, может быть в различных формах. Яркий тому пример - углерод. Он может быть в форме черных угольков, остающихся после костра, в форме брикетов каменного угля или торфа, которым топят печь, в форме графитного стержня, который имеется внутри карандаша и даже в форме алмазов. Все это разновидности одного и того же химического элемента - углерода. Все разница лишь в том, как располагаются атомы по отношению к друг другу. Например, в алмазе атомы углерода образуют объемную пространственную решеткув форме тетраэдра (пирамиды):
Именно благодаря такой решетке алмаз очень твердый. У графита другая форма кристаллической решетки, поэтому он мягкий и его частицы легко отслаиваются друг от друга:
Для понимания химических процессов а так же почему вещество может иметь разную структуру, необходимо знать строение атомов. Сейчас мы его рассмотрим.
И так, что представляет собой атом? А он представляет собой ядро, расположенное в центре атома, вокруг которого вращаются электроны. При этом не следует представлять, что они прямо такие летают вокруг ядра, аки спутники вокруг Земли или планеты вокруг Солнца. На самом деле, что электроны, что протоны, что другие элементраные частицы - это такая неведомая непонятная штуковина, с очень экзотическими свойствами, которая может одновременно находиться в разных местах. Поэтому электроны как бы "размазаны" по своим орбитам. И, такие электронные орбиты в атомах получили название орбитали .
Ядро состоит из нейтронов и протонов. Нейтроны, являются нейтрально заряженными частицами, протоны - положительно заряженными частицами, а электроны отрицательно заряженными. Поэтому между последними существуют силы электромагнитного притяжения, вследствие чего электроны обычно никуда не улетают из атомов. Да, именно обычно не улетают, потому что иногда случается, что электроны все таки отрываются от своих ядер. По какой причине? Например, если к куску вещества приложить электрическое поле, которое будет вырывать электроны из атомов (пойдет электрический ток). Или какая-нибудь элементарная частица типа фотона (кусочка света) может его выбить. Но обсуждение физики выходит за рамки данных уроков, тут у нас химия. Поэтому идем дальше.
Вот как вы думаете, может ли ядро притянуть электрон из соседнего атома? Почему нет? Между ними действуют такие силы электромагнитного взаимодействия. Правда, у другого атома тоже есть ядро, которое не даст электрону улететь. Но сила притяжения то никуда не девается. Как вы думает, что произойдет с атомами, которые будут находиться достаточно близко друг к друг. Правильно, они буду как то взаимодействовать. С одной стороны, ядра пытаются отобрать у соседа электроны, создавая силу притяжения, с другой стороны, электроны соседних атомов будут отталкиваться друг от друга. Таким образом, атомы будут смещать на такое расстояние, что бы эти силы уравновесить. Если все атомы одинаковые, то получиться кристаллическая решетка (если это твердое вещество), либо, допустим, для газов, образуются двухатомные молекулы. Есть, конечно, еще варианты, но мы их рассмотрим позже в соответствующих разделах.
А если атомы разные? Тогда они могут образовывать между собой разные связки, которые принято называть химическими связями . Различают следующие типа химических связей:
1 . Ковалентная неполярная связь. Она обусловлена перекрытием так называемых электронных облаков двух атомов. Я уже говорил, что электрон в атоме не находиться в одном месте, а как бы размазан по своей орбите (орбитали). Этот "размазанный" по пространству электрон и есть электронное облако. Вот таки облака частично перекрывают друг друга при ковалентной неполярной связи. Такая связь свойственна простым молекула, например, H 2 - водород, O 2 - кислород.
2. Ковалентная полярная связь. Это, по сути, тоже самое, что и ковалентная неполярная связь, но один из атомов немного перетягивает на себя электрон другого атома.
3. Ионная связь. В случае такой связи один из атомов теряет электрон а другой "хапает" его себе. В результате оба из них становятся ионами с разноименным зарядами, которые, как известно, притягиваются.
4. Металлическая связь. Такой связью связаны все атомы в куске металла. Ее суть состоит в том, что атомы металла не могут удержать один из электронов и легко теряют его. Поэтому свободные электроны легко циркулируют между атомами.
5. Водородная связь. Это связь, образующаяся между атомом водорода одной молекулы и сильно электроотрицательным атомом другой молекулы. Электроотрицательность - это способность атомов оттягивать на себя электроны с других атомов. Наибольшая электроотрицательно у галогенов - фтора, хлора, а так же у сильных окислителей, например, у кислорода. Суть такой связи в том, что одна молекула, содержащая сильный электроотрицательный атом, притягивает к себе атом водорода из другой молекулы.
Может возникнуть вопрос: А почему такие связи образует именно водород?
Это объясняется тем, что атомный радиус водорода очень мал. Кроме того, при смещении или полной отдаче своего единственного электрона водород приобретает сравнительно высокий положительный заряд, за счет которого водород одной молекулы взаимодействует с атомами электроотрицательных элементов, имеющих частичный отрицательный заряд, выходящий в состав других молекул (HF, H 2 O, NH 3).
Водородную связь обычно обозначают точками или пунктирной линией, потому что она представляет собой что то средне между химической связью (ковалентной, ионной) и обычной молекулярной связью: гораздо слабее первой но сильнее последней.
Еще в неорганической химии принято классифицировать неорганические вещества. Сначала они группируются на простые и сложные.
Простые вещества это такие вещества, которые состоят только из одного элемента. Они, в свою очередь делятся на группы:
Металлы. Это такие вещества, которые имеют ярко выраженные металлические свойства, а именно: высокая тепло- и электропроводность и характерный металлический блеск, твердость.. К металлам относятся такие вещества как железо (Fe), медь (Cu), натрий (Na), калий (K), литий (Li), серебро (Ag), золото (Au) и другие.К химическим свойствам металлов относится то, что они легко отдают свой электрон с последних орбиталей.
Неметаллы. Это вещества, имеющие типичные неметаллические свойства: плохая электропроводность, среди неметаллов присутствуют много веществ, которые при комнатной температуре находятся в газообразном состоянии, например, кислород (O 2 ), азот (N 2) . Но среди неметаллов есть и твердые вещества, например, сера (S 2), кремний (Si). К химическим свойствам неметаллов относиться то, что они легче забирают себе электроны, чем отдают.
Инертные газы. Есть целая группа химических элементов, атомы которых ни с чем не взаимодействую и не образуют ни каких соединений. При комнатной температуре такие вещества находятся в газообразном состоянии. Это гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar) и другие. Такие газы получили название инертных газов .
Сложные вещества так же группируются:
Оксиды. В этих веществам один из компонентов кислород.
Гидроксилы. Один из компонентов таких соединений - гидроксильная группа (OH - кислород + водород). Чисто такие соединения имеют щелочные свойства.
Кислоты. Соединение водорода с кислотной группой, такие вещества очень часто бывают химически активные, вступая в реакцию со многими веществами, в том числе, даже разъедают многие металлы.
Соли. Если в кислоте атом водорода заменить на атом металла - то получиться соль. Например, формула соляной кислоты HCl . А форума полученной на основе нее поваренной соли NaCl.
Бинарные соединения. Это соединения двух элементов, например, сероводород H 2 S (ядовитый и очень вонючий газ).
Карбонаты. Соли и эфиры угольной кислоты (H 2 CO 3)
Карбиды. Соединения металлов и неметаллов с углеродом.
Цианиды. Соли синильной кислоты (HCN).
Оксиды углерода. Их выделили в отельную группу, потому что непонятно, то ли это оксид углерода, то ли карбид кислорода. но принято все таки считать, что соединение углерода с кислородом - это именно оксид углерода.
Прочие экзотические соединения.
На этом краткий экскурс в неорганическую химию закончен, на следующем уроке начнется сама химия.
Для чего нужен наш ресурс?
Главная цель нашего сайта - помощь ученикам и студентам, у которых возникают трудности с решением того или иного задания, или пропустившим какую-либо школьную тему. Также наш ресурс придет на помощь родителям учеников, сталкивающихся со сложностями проверки домашних работ детей.
На нашем ресурсе можно найти готовые домашние задания для любых классов от 1-го до 11-го по всем учебным предметам. Например, можно найти ГДЗ по математике, иностранным языками, физике, биологии, литературе и т.д. Для этого требуется просто выбрать нужный класс, требуемый предмет и решебники ГДЗ подходящих авторов, после чего нужно найти необходимый раздел и получить ответ на поставленное задание. ГДЗ позволяют максимально быстро проверить заданную ученику на дом задачу, а также подготовить ребенка к контрольной.
Как получить пятерку за домашнее задание?
Для этого необходимо зайти на наш ресурс, где размещены готовые домашние задания по всем дисциплинам школьной программы. При этом не нужно переживать за ошибки, опечатки и другие недочеты в ГДЗ, потому что все размещенные у нас пособия проверяли опытные специалисты. Все ответы к домашним заданиям правильные, поэтому мы можем уверенно сказать, что за любое из них вы получите 5-ку! Но не стоит бездумно все переписывать в свою тетрадь, наоборот нужно делать задания самим, после чего проверять их при помощи ГДЗ и только после этого переписывать их в чистовик. Это позволит вам получить нужные знания и высокую оценку.
ГДЗ онлайн
Сейчас никто не испытывает проблем с доступом к ГДЗ, потому что наш интернет-ресурс приспособлен под все современные устройства: ПК, ноутбуки, планшетники и смартфоны, у которых есть выход в интернет. Теперь даже на перемене можно зайти с телефона на наш сайт и узнать ответ абсолютно на любые задания. Удобная навигация и быстрая загрузка сайта, позволяет искать и просматривать ГДЗ максимально быстро и комфортно. Доступ к нашему ресурсу бесплатный, при этом регистрация проходит очень быстро.
ГДЗ новой программы
Школьная программа периодически изменяется, поэтому учащимся нужны постоянно новые учебные пособия, учебники и ГДЗ. Наши специалисты постоянно следят за нововведениями и после их внедрения сразу же размещают на ресурсе новые учебники и ГДЗ, чтобы у пользователей были в наличие последние издания. Наш ресурс является своеобразной библиотекой для школьников, которая требуются любому ученику для успешной учебы. Практически каждый год школьная программа становится сложнее, при этом вводятся новые предметы и материалы. Обучаться становится все труднее, но наш сайт позволяет упростить жизнь родителей и учеников.
Помощь студентам
Мы не забываем и про сложную загруженную жизнь студентов. Каждый новые учебный год поднимает планку в отношении знаний, поэтому не все студенты способны справиться с такой высокой нагрузкой. Длительные занятия, разнообразные рефераты, лабораторные и дипломные работы занимают почти все свободное время студентов. С помощью нашего сайта любой студент может облегчить свою повседневную жизнь. Для этого практически каждый день наши специалисты размещают на портале новые работы. Теперь студен можешь найти у нас шпаргалки для любого задания, причем совершенно бесплатно.
Теперь не нужно носить каждый день в школу огромное количество учебников
Чтобы позаботиться о школьниках, наши специалисты разместили на сайте в открытом доступе все учебники школьной программы. Поэтому сегодня любой ученик или родитель может воспользоваться ими, причем учащимся теперь не нужно ежедневно нагружать спину из-за ношения в школу тяжелых учебников. Достаточно скачать необходимые учебники на планшетник, телефон и другое современное устройство, и учебники будут всегда с вами в любом месте. Их можно читать и в режиме онлайн прямо на сайте - это очень комфортно, быстро и совершенно бесплатно.
Готовые школьные сочинения
Если от вас вдруг потребуют написать сочинение про какую-нибудь книгу, то помните, что на нашем сайте всегда можно найти огромное количество готовых школьных сочинений, которые написали мастера слова и одобрили преподаватели. Мы ежедневно расширяем перечень сочинений, пишем новые сочинения на многие темы и принимаем во внимание рекомендации пользователей. Это позволяет нам удовлетворять повседневные запросы всех школьников.
Для самостоятельного написания сочинений мы предусмотрели сокращенные произведения, их можно посмотреть и скачать тоже на сайте. В них находится основной смысл школьных литературных произведений, что значительно сокращает изучение книг и экономит силы ученика, которые требуются ему для изучения остальных предметов.
Презентации на разные темы
Если вам срочно требуется сделать какую-либо школьную презентацию на определенную тему, о которой вы не знаете ничего, то с помощью нашего сайта вы сможете это сделать. Теперь не стоит расходовать много времени на поиск изображений, фотографий, печатной информации и консультации по теме со специалистами и т.д., потому что наш ресурс создаёт качественных презентаций с мультимедийным контентом на любую тематику. Наши специалисты разместили на сайте большое количество авторских презентаций, которые можно бесплатно посмотреть и скачать. Поэтому обучение будет для вас более познавательным и комфортным, потому что у вас будет больше времени на отдых и на другие предметы.
Наши достоинства:
* большая база книг и ГДЗ;
* ежедневно обновляются материалы;
* доступ с любого современного гаджета;
* учитываем пожелания пользователей;
* делаем жизнь учеников, студентов и родителей более свободной и радостной.
Мы постоянно улучшаем свой ресурс, чтобы сделать жизнь своих пользователей более комфортной и беззаботной. С помощью gdz.host вы будете отличниками, поэтому перед вами откроются большие перспективы во взрослой жизни. В результате ваши родители будут гордиться вами, потому что вы будете хорошим примером для всех людей.
Еще в средней школе многие ученики сталкиваются с вопросом, как выучить химию самостоятельно с нуля, потому что эта наука редко усваивается с первого раза. Школьные учителя часто не задумываются, что дети не получают весь необходимый багаж знаний, позволяющий изучать науку на более сложном уровне. Поэтому ребята не понимают все новые и новые задачи, делая вывод о своей плохой предрасположенности к предмету. На самом деле пробелы в знаниях могут возникать не из-за проблем с мышлением, а из-за неправильной методики школьного обучения.
Поговорим о том, как выучить химию самостоятельно с нуля в домашних условиях. Этот вопрос актуален и для выпускников школ, которые собираются сдавать ЕГЭ и поступать в университеты.
Многие студенты, которые учатся в медицинских университетах, сталкиваются с химией каждый день. И при этом далеко не каждый из них хорошо знал эту науку в школе. Вот какие советы они дают подрастающему поколению:
- Для сдачи экзамена нужны знания всего школьного курса химии. А вот для обучения в университете понадобятся только азы неорганики, всему остальному вас научат опытные профессора. Поэтому развивайте краткосрочную память. Всю лишнюю информацию после сдачи ЕГЭ вам придется выбросить из головы.
- Занятия с репетитором принесут гораздо больше пользы, чем самостоятельные. Однако если у вас нет возможности посещать индивидуальные уроки, не отчаивайтесь, поскольку химию можно выучить и самому, но для этого придется упорно поработать.
- Помните о том, что человечество не придумало еще более эффективной методики изучения дисциплин, чем упорная работа над своими знаниями и умениями. Постоянная практика - это ваш ключ к успеху.
Именно непрерывность в обучении является ключевым фактором достижения цели. Для эффективных занятий вам нужно создать соответствующий психологический настрой.
Многих учеников волнует не столько качество полученных знаний, сколько сроки, которые придется потратить на обучение. Поверьте, чем тщательнее вы изучите азы науки, чем понятнее для вас будет смысл каждого уравнения, тем быстрее вы освоите более сложные темы. В данном случае Трудно вам будет только в самом начале. Вникните в суть базовых понятий, а дальше осознание каждого химического закона само придет вам в голову.
Только не обращая внимания на сроки, вы сможете выучить химию быстро. За месяц это сделать реально, если речь идет о школьном курсе. Обычно такую цель перед собой ставят ученики, которые готовятся к сдаче экзамена. Воспользуйтесь методикой, предложенной ниже, для создания соответствующего психологического настроя.
Мотивация - ключ к успеху
Чтобы создать для себя соответствующую мотивацию и удержать ее на протяжении всего времени обучения, воспользуйтесь такими рекомендациями:
- Поставьте перед собой цель, сформулируйте ее, четко осознавая, какого результата вы хотите добиться.
- Помните, что не следует пытаться выучить большой объем информации за короткое время. Она не задержится в ваших мыслях надолго, а все формулы сольются воедино.
- Теоретический материал не будет понятым вами до конца, если вы его не закрепите, решая практические задания. К тому же ваша самооценка значительно повысится, если вы будете уметь решать задачи.
- Устраивайте для себя зачеты, на которых вы будете проверять степень освоенности материала.
Химия - это всего лишь наука. Человеческий мозг устроен таким образом, что мы можем запомнить и понять абсолютно любую информацию. Поэтому перестаньте внушать себе, что химия - это не ваше, тогда у вас все получится.
Побудьте педагогом
Как бы странно это ни звучало, лучше всего вы усвоите материал, если объясните его кому-то. Выучили новую тему, но не уверены, что поняли ее до конца? Найдите человека, который совсем не разбирается в ней, и объясните ему суть материала. Поверьте, после этого урока, на котором вы будете выступать в роли педагога, знаний прибавится не только у вашего «ученика», но и у вас.
Почему химия является проблемным предметом
Обычно химия изначально не вызывает восторга у школьников. Уже после первого урока большинство детей ставят крест на изучении этой науки, считая, что способностей у них нет. Это происходит из-за того, что с детства нам внушают, что химия - это наука, которая подарила человечеству массу интересных экспериментов, удивительных зрелищ и потрясающих нововведений. Когда ученики средней школы приходят на первый урок, они готовятся получить незабываемые впечатления и поучаствовать в проведении интересных опытов. Вместо этого школьники видят только сухую теорию и множество непонятных задач. Они разочаровываются в предмете, а когда наступает время сдачи экзамена, понимают, что знаний у них нет.
В этом присутствует вина взрослых людей. Ребенок должен понимать, что зрелища в химии формируются через упорную работу, только приложив определенные усилия, можно проводить интересные эксперименты.
Сдача ЕГЭ
Выпускники часто задумываются о том, как выучить химию самостоятельно с нуля, чтобы сдать ЕГЭ. Ответ на этот вопрос очень простой. Нужно всего лишь учить химию, не задумываясь об экзаменах. Ваши знания будут гораздо качественнее и глубже, если вы будете осваивать предмет для себя, а не для поступления в университет. Вникнув в суть науки, следуя вышеперечисленным советам, вы без труда сможете написать тесты на
Наука химия очень интересна, и знание её может пригодиться в жизни абсолютно каждому человеку. Но оказывается, что не так легко её понять, изучая по школьному учебнику, особенно с учётом того, что у преподавателя далеко не всегда есть время ответить на все вопросы учащихся. Эта книга-самоучитель, составленная Е. Н. Френкелем, как раз создана для того, чтобы найти в ней ответы на все свои вопросы.
Информация в книге подаётся таким образом, чтобы она была максимально понятна, т.е. здесь нет просто сухих фактов. Можно прочитать теоретическое положение и сразу же увидеть пояснения, которых нет в обычных учебниках. Также в книге разбираются способы решения задач, даются задания для закрепления материала и вставлены задания, встречающиеся в ЕГЭ. Эта книга будет полезна всем, кто хочет лучше понять школьный курс химии, углубить свои знания, вспомнить изученное ранее. Её могут использовать школьники и абитуриенты при подготовке к экзаменам в медицинские вузы или на химические факультеты. Также она будет интересна всем, кто просто интересуется наукой химией, но по каким-либо причинам не уделил ей должного внимания в школе. После изучения книги приходит понимание, что химия не такая уж сложная, а главное – интересная наука.
Произведение относится к жанру Учебная литература. Оно было опубликовано в 2016 году издательством АСТ. Книга входит в серию "Средняя и старшая школа. Лучшие методики обучения". На нашем сайте можно скачать книгу "Химия. Самоучитель. Книга для тех, кто хочет сдать экзамены, а также понять и полюбить химию. Элементы общей, неорганической и органической химии" в формате fb2, rtf, epub, pdf, txt или читать онлайн. Рейтинг книги составляет 4.5 из 5. Здесь так же можно перед прочтением обратиться к отзывам читателей, уже знакомых с книгой, и узнать их мнение. В интернет-магазине нашего партнера вы можете купить и прочитать книгу в бумажном варианте.
Е.Н.ФРЕНКЕЛЬ
Самоучитель по химии
Пособие для тех, кто не знает, но хочет узнать и понять химию
Часть I. Элементы общей химии
(первый уровень сложности)
Я, Френкель Евгения Николаевна, заслуженный работник высшей школы РФ, выпускница химического факультета МГУ 1972 г., педагогический стаж 34 года. Кроме того, я мать троих детей и бабушка четырех внуков, старший из которых школьник.
Меня волнует проблема школьных учебников. Главная беда многих из них – тяжелый язык, который требует дополнительного «перевода» на понятный школьнику язык изложения учебного материала. Ко мне часто обращаются ученики средней школы с такой просьбой: «Переведите текст учебника, чтобы понятно было». Поэтому я написала «Самоучитель по химии», в котором многие сложные вопросы изложены вполне доступно и в то же время научно. На основе этого «Самоучителя», который был написан в 1991 г., я разработала программу и содержание подготовительных курсов. На них обучались сотни школьников. Многие из них начинали с нуля и за 40 занятий понимали предмет настолько, что сдавали экзамены на «4» и «5». Поэтому в нашем городе мои пособия-самоучители расходятся как горячие пирожки.
Может, и другим пригодятся мои наработки?
Статья подготовлена при поддержке учебного центра «МакарОФФ». Учебный центр предлагает Вам пройти курсы маникюра в Москве недорого . Профессиональная школа маникюра проводит обучение по маникюру, педикюру, наращиванию и дизайну ногтей, а также курсы мастеров-универсалов ногтевого сервиса, наращивание ресниц, микроблейдинг, шугаринг и эпиляция воском. Центр выдаёт дипломы после обучения и гарантированное трудоустройство. Подробная информация обо всех программах обучения, цены, расписание, акции и скидки, контакты на сайте: www.akademiyauspeha.ru .
Предисловие
Уважаемые читатели! Предлагаемый вашему вниманию «Самоучитель по химии» – не обычный учебник. В нем не просто излагаются какие-то факты или описываются свойства веществ. «Самоучитель» объясняет и учит даже в том случае, если вы, к сожалению, не знаете и не понимаете химии, а к учителю обратиться за разъяснениями не можете или стесняетесь. В виде рукописи эта книга используется школьниками с 1991 г., и не было ни одного ученика, который бы провалился на экзамене по химии и в школе, и в вузах. Причем многие из них совсем не знали химии.
«Самоучитель» рассчитан на самостоятельную работу ученика. Главное – отвечать по ходу чтения на те вопросы, которые встречаются в тексте. Если вы не смогли ответить на вопрос, то читайте внимательнее текст еще раз – все ответы имеются рядом. Желательно также выполнять все упражнения, которые встречаются по ходу объяснения нового материала. В этом помогут многочисленные обучающие алгоритмы, которые практически не встречаются в других учебниках. С их помощью вы научитесь:
Составлять химические формулы по валентности;
Составлять уравнения химических реакций, расставлять в них коэффициенты, в том числе в уравнениях окислительно-восстановительных процессов;
Составлять электронные формулы (в том числе краткие электронные формулы) атомов и определять свойства соответствующих химических элементов;
Предсказывать свойства некоторых соединений и определять, возможен данный процесс или нет.
В пособии два уровня сложности. Самоучитель первого уровня сложности состоит из трех частей.
I часть. Элементы общей химии (публикуемая ).
II часть. Элементы неорганической химии.
III часть. Элементы органической химии.
Книг второго уровня сложности тоже три.
Теоретические основы общей химии.
Теоретические основы неорганической химии.
Теоретические основы органической химии.
|
Глава 1. Основные понятия химии.
Глава 2. Важнейшие классы неорганических соединений.
Глава 3. Элементарные сведения о строении атома. Периодический закон Д.И.Менделеева.
Глава 4. Понятие о химической связи. Глава 5. Растворы. Глава 6. Электролитическая диссоциация.
Глава 7. Понятие об окислительно-восстановительных реакциях. Глава 8. Расчеты по химическим формулам и уравнениям.
Приложение. |
Глава 1. Основные понятия химии
Что такое химия? Где мы встречаемся с химическими явлениями?
Химия – везде. Сама жизнь – это бесчисленное множество разнообразных химических реакций, благодаря которым мы дышим, видим голубое небо, ощущаем изумительный запах цветов.
Что изучает химия?
Химия изучает вещества, а также химические процессы, в которых участвуют эти вещества.
Что такое вещество?
Вещество – это то, из чего состоит окружающий нас мир и мы сами.
Что такое химический процесс (явление)?
К химическим явлениям относятся процессы, в результате которых изменяется состав или строение молекул, образующих данное вещество*. Изменились молекулы – изменилось вещество (оно стало другим), изменились его свойства. Например, свежее молоко стало кислым, зеленые листья стали желтыми, сырое мясо при обжаривании изменило запах.
Все эти изменения – следствие сложных и многообразных химических процессов. Однако признаки простых химических реакций, в результате которых изменяется состав и строение молекул, такие же: изменение цвета, вкуса или запаха, выделение газа, света или тепла, появление осадка.
Что же такое молекулы, изменение которых влечет за собой столь разнообразные проявления?
Молекулы – это мельчайшие частицы вещества, отражающие его качественный и количественный состав и его химические свойства.
Изучая состав и строение одной молекулы, можно предсказать многие свойства данного вещества в целом. Такие исследования – одна из главных задач химии.
Как устроены молекулы? Из чего они состоят?
Молекулы состоят из атомов. Атомы в молекуле соединены при помощи химических связей. Каждый атом обозначается при помощи символа (химического знака). Например, Н – атом водорода, О – атом кислорода.
Число атомов в молекуле обозначают при помощи индекса – цифры внизу справа после символа.
Например:
Примеры молекул:
О 2 – это молекула вещества кислорода, состоящая из двух атомов кислорода;
Н 2 О – это молекула вещества воды, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Если атомы не связаны химической связью, то их число обозначают при помощи коэффициента – цифры перед символом:
Аналогично изображают число молекул:
2Н 2 – две молекулы водорода;
3Н 2 О – три молекулы воды.
Почему атомы водорода и кислорода имеют разные названия и разные символы? Потому что это атомы разных химических элементов.
Химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядер.
Что такое ядро атома? Почему заряд ядра является признаком принадлежности атома к данному химическому элементу? Чтобы ответить на эти вопросы, следует уточнить: изменяются ли атомы в химических реакциях, из чего состоит атом?
Нейтральный атом не имеет заряда, хотя и состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов:
В ходе химических реакций число электронов любого атома может изменяться, а вот заряд ядра атома не меняется . Поэтому заряд ядра атома – своеобразный «паспорт» химического элемента. Все атомы с зарядом ядра +1 принадлежат химическому элементу под названием водород. Атомы с зарядом ядра +8 относятся к химическому элементу кислороду.
Каждому химическому элементу присвоен химический символ (знак), порядковый номер в таблице Д.И.Менделеева (порядковый номер равен заряду ядра атома), определенное название, а для некоторых химических элементов – особое прочтение символа в химической формуле (табл. 1).
Таблица 1
Символы (знаки) химических элементов
| № п/п | № в таблице Д.И.Менделеева | Символ | Прочтение в формуле | Название |
| 1 | 1 | H | аш | Водород |
| 2 | 6 | C | це | Углерод |
| 3 | 7 | N | эн | Азот |
| 4 | 8 | O | о | Кислород |
| 5 | 9 | F | фтор | Фтор |
| 6 | 11 | Na | натрий | Натрий |
| 7 | 12 | Mg | магний | Магний |
| 8 | 13 | Al | алюминий | Алюминий |
| 9 | 14 | Si | силициум | Кремний |
| 10 | 15 | P | пэ | Фосфор |
| 11 | 16 | S | эс | Сера |
| 12 | 17 | Cl | хлор | Хлор |
| 13 | 19 | K | калий | Калий |
| 14 | 20 | Ca | кальций | Кальций |
| 15 | 23 | V | ванадий | Ванадий |
| 16 | 24 | Cr | хром | Хром |
| 17 | 25 | Mn | марганец | Марганец |
| 18 | 26 | Fe | феррум | Железо |
| 19 | 29 | Cu | купрум | Медь |
| 20 | 30 | Zn | цинк | Цинк |
| 21 | 35 | Br | бром | Бром |
| 22 | 47 | Ag | аргентум | Серебро |
| 23 | 50 | Sn | станнум | Олово |
| 24 | 53 | I | йод | Йод |
| 25 | 56 | Ba | барий | Барий |
| 26 | 79 | Au | аурум | Золото |
| 27 | 80 | Hg | гидраргирум | Ртуть |
| 28 | 82 | Pb | плюмбум | Cвинец |
Вещества бывают простые и сложные . Если молекула состоит из атомов одного химического элемента, это простое вещество. Простые вещества – Са, Сl 2 , О 3 , S 8 и т. д.
Молекулы сложных веществ состоят из атомов разных химических элементов. Сложные вещества – H 2 O, NO, H 3 PO 4, C 12 H 22 O 11 и т. д.
Задание 1.1. Укажите число атомов в молекулах сложных веществ H 2 O, NO, H 3 PO 4 , C 12 H 22 O 11 , назовите эти атомы.
Возникает вопрос: почему для воды всегда записывается формула Н 2 О, а не НО или НО 2 ? Опыт доказывает, что состав воды, полученной любым способом или взятой из любого источника, всегда соответствует формуле Н 2 О (речь идет о чистой воде).
Дело в том, что атомы в молекуле воды и в молекуле любого другого вещества соединены при помощи химических связей. Химическая связь соединяет как минимум два атома. Поэтому, если молекула состоит из двух атомов и один из них образует три химические связи, то другой также образует три химические связи.
Число химических связей , образуемых атомом, называют его валентностью .
Если обозначить каждую химическую связь черточкой, то для молекулы из двух атомов АБ получим АБ, где тремя черточками показаны три связи, образуемые элементами А и Б между собой.
В данной молекуле атомы А и Б трехвалентны.
Известно, что атом кислорода двухвалентен, атом водорода одновалентен.
В о п р о с. Сколько атомов водорода может присоединиться к одному атому кислорода?
О т в е т. Два атома. Состав воды описывают формулой Н–О–Н, или Н 2 О.
П о м н и т е! В устойчивой молекуле не может быть «свободных», «лишних» валентностей. Поэтому для двухэлементной молекулы число химических связей (валентностей) атомов одного элемента равно общему числу химических связей атомов другого элемента.
Валентность атомов некоторых химических элементов постоянна (табл. 2).
Таблица 2
Значение постоянных валентностей некоторых элементов
Для других атомов валентность** можно определить (вычислить) из химической формулы вещества. При этом нужно учитывать изложенное выше правило о химической связи. Например, определим валентность x марганца Mn по формуле вещества MnO 2:
Общее число химических связей, образуемых
одним и другим элементом (Mn и О), одинаково:
x
· 1 = 4; II · 2 = 4. Отсюда х
= 4, т.е. в этой
химической формуле марганец четырехвалентен.
П р а к т и ч е с к и е в ы в о д ы
1. Если один из атомов в молекуле одновалентен, то валентность второго атома равна числу атомов первого элемента (см. на индекс!):
2. Если число атомов в молекуле одинаково, то валентность первого атома равна валентности второго атома:
3. Если у одного из атомов индекс отсутствует, то его валентность равна произведению валентности второго атома на его индекс:
4. В остальных случаях ставьте валентности «крест-накрест», т.е. валентность одного элемента равна индексу другого элемента:
Задание 1.2. Определите валентности элементов в соединениях:
CO 2 , CO, Mn 2 O 7 , Cl 2 O, P 2 O 3 , AlP, Na 2 S, NH 3 , Mg 3 N 2 .
П о д с к а з к а. Сначала укажите валентность атомов, у которых она постоянная. Аналогично определяется валентность атомных групп ОН, РО 4 , SО 4 и др.
Задание 1.3. Определите валентности атомных групп (в формулах подчеркнуты):
H 3 PO 4 , Ca(OH ) 2 , Ca 3 (PO 4) 2 , H 2 SO 4 , CuSO 4 .
(Обратите внимание! Одинаковые группы атомов имеют одинаковые валентности во всех соединениях.)
Зная валентности атома или группы атомов, можно составить формулу соединения. Для этого пользуются следующими правилами.
Если валентности атомов одинаковы, то и число атомов одинаково, т.е. индексы не ставим:
Если валентности кратны (обе делятся на одно и то же число), то число атомов элемента с меньшей валентностью определяем делением:
В остальных случаях индексы определяют «крест-накрест»:
Задание 1.4. Составьте химические формулы соединений:
Вещества, состав которых отражают химические формулы, могут участвовать в химических процессах (реакциях). Графическая запись, соответствующая данной химической реакции, называется уравнением реакции . Например, при сгорании (взаимодействии с кислородом) угля происходит химическая реакция:
С + O 2 = CO 2 .
Запись показывает, что один атом углерода С, соединяясь с одной молекулой кислорода O 2 , образует одну молекулу углекислого газа СО 2 . Число атомов каждого химического элемента до и после реакции должно быть одинаково . Это правило – следствие закона сохранения массы вещества. Закон сохранения массы: масса исходных веществ равна массе продуктов реакции.
Закон был открыт в XVIII в. М.В.Ломоносовым и, независимо от него, А.Л.Лавуазье.
Выполняя этот закон, необходимо в уравнениях химических реакций расставлять коэффициенты так, чтобы число атомов каждого химического элемента не изменялось в результате реакции. Например, при разложении бертолетовой соли KClO 3 получается соль KСl и кислород О 2:
KClO 3 KСl + О 2 .
Число атомов калия и хлора одинаково, а кислорода – разное. Уравняем их:
Теперь изменилось число атомов калия и хлора до реакции. Уравняем их:
Наконец, между правой и левой частями уравнения можно поставить знак равенства:
2KClO 3 = 2KСl + 3О 2 .
Полученная запись показывает, что при разложении сложного вещества KClO 3 получаются два новых вещества – сложное KСl и простое – кислород O 2 . Числа перед формулами веществ в уравнениях химических реакций называют коэффициентами .
При подборе коэффициентов необязательно считать отдельные атомы. Если в ходе реакции не изменился состав некоторых атомных групп, то можно учитывать число этих групп, считая их единым целым. Составим уравнение реакции веществ CaCl 2 и Na 3 PO 4:
CaCl 2 + Na 3 PO 4 ……………… .
П о с л е д о в а т е л ь н о с т ь д е й с т в и й
1) Определим валентность исходных атомов и группы PO 4:
2) Напишем правую часть уравнения (пока без индексов, формулы веществ в скобках надо уточнить):
3) Составим химические формулы полученных веществ по валентностям составных частей:
4) Обратим внимание на состав самого сложного соединения Ca 3 (PO 4) 2 и уравняем число атомов кальция (их три) и число групп РО 4 (их две):
5) Число атомов натрия и хлора до реакции теперь стало равным шести. Поставим соответствующий коэффициент в правую часть схемы перед формулой NaCl:
3CaCl 2 + 2Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6NaCl.
Пользуясь такой последовательностью, можно уравнять схемы многих химических реакций (за исключением более сложных окислительно-восстановительных реакций, см. главу 7).
Типы химических реакций. Химические реакции бывают разных типов. Основными являются четыре типа – соединение, разложение, замещение и обмен.
1. Реакции соединения – из двух и более веществ образуется одно вещество:
Например:
Са + Сl 2 = CaCl 2 .
2. Реакции разложения – из одного вещества получаются два вещества или более:
Например:
Ca(HCO 3) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
3. Реакции замещения – реагируют простое и сложное вещества, образуются также простое и сложное вещества, причем простое вещество замещает часть атомов сложного вещества:
А + ВХ АХ + В.
Например:
Fe + CuSO 4 = Cu + FeSO 4 .
4. Реакции обмена – здесь реагируют два сложных вещества и получаются два сложных вещества. В ходе реакции сложные вещества обмениваются своими составными частями:
Упражнения к главе 1
1. Выучите табл. 1. Проверьте себя, напишите химические символы: серы, цинка, олова, магния, марганца, калия, кальция, свинца, железа и фтора.
2. Напишите символы химических элементов, которые в формулах произносятся как: «аш», «о», «купрум», «эс», «пэ», «гидраргирум», «станнум», «плюмбум», «эн», «феррум», «це», «аргентум». Назовите эти элементы.
3. Укажите число атомов каждого химического элемента в формулах соединений:
Al 2 S 3 , СаS, МnО 2 , NH 3 , Mg 3 P 2 , SO 3 .
4. Определите, какие из веществ – простые, а какие – сложные:
Na 2 O, Na, O 2 , CaCl 2 , Cl 2 .
Прочитайте формулы этих веществ.
5. Выучите табл. 2. Составьте химические формулы веществ по известной валентности элементов и атомных групп:
6. Определите валентность химических элементов в соединениях:
N 2 O, Fe 2 O 3 , PbO 2 , N 2 O 5, HBr, SiH 4 , H 2 S, MnO, Al 2 S 3 .
7. Расставьте коэффициенты и укажите типы химических реакций:
а) Mg + O 2 MgO;
б) Al + CuCl 2 AlCl 3 + Cu;
в) NaNO 3 NaNO 2 + O 2 ;
г) AgNO 3 + BaCl 2 AgCl + Ba(NO 3) 2 ;
д) Al + HCl AlCl 3 + H 2 ;
е) KOH + H 3 PO 4 K 3 PO 4 + H 2 O;
ж) CH 4 C 2 H 2 + H 2 .
* Существуют вещества, построенные не из молекул. Но об этих веществах речь пойдет позже (см. главу 4).
** Строго говоря, по нижеизложенным правилам определяют не валентность, а степень окисления (см. главу 7). Однако во многих соединениях числовые значения этих понятий совпадают, поэтому по формуле вещества можно определять и валентность.
Печатается с продолжением
