III. Основные понятия и законы

Вещество – вид материи, имеющий массу покоя (электрон, атом, молекула, объект).

Вещества могут находиться в четырех агрегатных состояниях:

Газ (газообразное состояние) (от греч. χάος — хаос) — агрегатное состояние вещества, характеризующееся очень слабыми связями между составляющими его частицами, (молекулами, атомами или ионами), а также их большой подвижностью. Частицы газа почти свободно и хаотически движутся в промежутках между столкновениями, во время которых происходит резкое изменение характера их движения.

Газообразное состояние вещества в условиях, когда возможно существование устойчивой жидкой или твёрдой фазы этого же вещества, обычно называется паром.

Жи́дкость — Основным свойством жидкости, отличающим её от других агрегатных состояний, является способность неограниченно менять форму под действием механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём. Молекулы жидкости не имеют определённого положения, но в тоже время им недоступна полная свобода перемещений. Между ними существует притяжение, достаточно сильное, чтобы удержать их на близком расстоянии.

Твердое тело - это агрегатное состояние вещества, характеризующееся стабильностью формы и характером теплового движения атомов, которые совершают малые колебания около положений равновесия. Атомы и молекулы, составляющие твёрдое тело, плотно упакованы вместе. Другими словами, молекулы твёрдого тела практически сохраняют своё взаимное положение относительно других молекул и удерживаются между собой межмолекулярным взаимодействием.

Плазма – это смесь нейтральных и заряженных атомов, молекул, их фрагментов, радикалов и других микрочастиц

Химический элемент – это простое вещество, которое не может ни изменяться, ни разлагаться. В его составе однородные по строению атомы (атомы с одинаковым зарядом ядра). Они не могут быть изменены какими-либо химическими методами.

Изотопы – особая разновидностью химических элементов, у которых ядра атомов отличаются числом нейтронов (поэтому у них разная атомная масса), но содержат одинаковое число протонов, поэтому они занимают одно и то же место в периодической системе элементов.

1 — обозначение химического элемента. 2 — русское название. 3 — порядковый номер химического элемента, равный количеству протонов в атоме. 4 — атомная масса. 5 — распределение электронов по энергетическим уровням. 6 — электронная конфигурация.

Молекула – это минимальная частица любого вещества, которая только может существовать самостоятельно. Это обособленная (обычно нейтральная) группа атомов, соединенных между собой химическими связями. В состав молекул могут входить атомы одного (О + О = О₂ ) или разных (Н + Н + О = Н₂О) химических элементов.

Химическая связь - это взаимодействие атомов, приводящее к образованию молекул простых (Н₂, N₂ и т.д.) и сложных (NН₃, СО₂ и т.д.) веществ, а также кристаллов. Осуществляется она путем обмена электронами, расположенными на внешней оболочке атомов.

Различают следующие виды химической связи:

Ковалентная связь - возникает между атомами неметаллов за счет образования общих электронных пар.

H^• + ^•H H : H H — H

Ионная или электровалентная – осуществляется между ионами за счет электростатического притяжения. Образуется при взаимодействии атомов, которые сильно различаются по электроотрицательности

Ионы - это заряженные частицы, в которые превращаются атомы в результате отдачи или присоединения электронов. Они подразделяются на катионы (+) и анионы (-).

Заряд иона определяется числом отданных или принятых электронов.



Водородная связь - осуществляется между положительно заряженным атомом водорода одной молекулы и отрицательно заряженным атомом другой молекулы.

Металлическая – связь в металлах и сплавах, которая существует за счет электронов внешней электронной оболочки в металлической кристаллической решетке.

Кристаллическая решетка – это пространственный каркас, который возникает, если обозначить все частицы в кристалле в виде точек и соединить их линиями.

Валентность – способность атомов образовывать химические связи. Электроны, которые принимают участие в образовании химических связей, называются валентными, т.к. они определяют валентность элемента.

Валентность элемента - определяется числом ковалентных химических связей (числом электронных пар), которыми данный атом соединен с другими атомами.

Известно, что некоторые химические элементы обладают определенной валентностью.

Например: валентность водорода равна единице (т.е. один атом этого элемента способен соединяться только с одним атомом другого элемента); валентность кислорода равна двум (т.е. его атом способен соединяться с двумя атомами другого элемента); валентность азота равна трем, а углерода – четырем.

Соответственно выше сказанному различают: одно-, двух-, трех- и четырехвалентные элементы. Так, в молекуле воды Н₂О – кислород является двухвалентным, т.к. один атом кислорода соединяется с двумя атомами водорода; а в соединении NН₃ (аммиак) – трехвалентен.

Химические реакции – это явления, при которых вещества превращаются в другие, отличающиеся от исходных составом и свойствами, при этом не происходит изменения состава ядер атомов.

Участвующие в химической реакции начальные вещества обычно называют исходными, а новые, образующиеся в результате реакции, - продуктами реакции.

!!! При протекании химических реакций – общая масса продуктов реакции всегда равна массе исходных веществ (Закон сохранения массы, энергии).

Все химические реакции подразделяются на:

Необратимые (проходят до конца), например: С₂Н₅ОН + 3О₂ → 2 СО₂ + 3Н₂О

в них – образовавшиеся продукты уходят из сферы реакции, или

– образуется малодиссоциированное соединние, например вода, или

– выделяется большое количество энергии

Обратимые (протекают в двух взаимно противоположных направлениях), 3Н₂ + N₂ ↔ 2NН₃

По числу исходных веществ и числу конечных продуктов, все химические реакции делятся на:

1. Химические реакции соединения – при их протекании из нескольких исходных веществ образуется одно вещество, например: S + О₂ = S О₂

2. Химические реакции разложения – при их протекании из одного исходного вещества образуется несколько новых, например: (NН₄)₂Cr₂O₇ → Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O

3. Химические реакции обмена – при их протекании из двух исходных веществ образуется два новых вещества, например: Na₂SO₄ + BaCl₂ → 2NaCl + BaSO₄↓

4. Химические реакции замещения – это реакции обмена, в которых принимает участие простое вещество, например: CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

Химическое равновесие – это состояние закрытой системы (т.е. у которой отсутствует массообмен с окружающей средой) при постоянной температуре, при котором, скорости прямой и обратной реакции одинаковы.

Принцип смещения равновесия Ле-Шателье: Если система находится в состоянии равновесия, то при любом воздействии на нее (внешние факторы), вызывающем нарушение этого равновесия (изменение концентрации, давления или температуры), она переходит в такое состояние, в котором эффект внешнего воздействия ослабевает.