Про курсМарченко Л.І.

2015

7

7

7

7

7

7

7

7

7

7

8

8

8

8

8

8

8

9

9

9

10

10

10

10

11

11

11

11

12

12

12

12

12

12

12

12

13

13

13

13

13

13

14

14

ЗмістПро курсРозділ 1Тема 1

Ключові терміни:1.1. Основні положення атомно-молекулярної теорії1.2. Найважливіші поняття атомно-молекулярного вчення

1.2.1. Атом1.2.2. Молекула1.2.3. Хімічний елемент1.2.4. Прості та складні сполуки1.2.5. Хімічні реакції, їх класифікація

1.3. Основні закони хімії1.3.1. Закон збереження маси і енергії1.3.2. Закон сталості складу1.3.3. Закон об’ємних співвідношень Гей-Люссака1.3.4. Закон Авогадро1.3.5. Основні газові закони1.3.6. Закон еквівалентів

1.4. Приклади розв’язання типових задачКлючові терміни:

Тема 2Ключові терміни:2.1. Передумови створення сучасної моделі атома2.2. Квантова теорія будови атома2.3. Атомні орбіталі2.4. Послідовність заповнення електронами енергетичних рівнів

2.4.1. Принцип Паулі2.4.2. Принцип мінімуму енергії

Тема 3Ключові терміни:3.1. Електронні структури атомів

3.1.1. Елементи малих періодів3.1.2. Елементи великих періодів

3.2. Періодичний закон Д.І.Менделєєва і структура періодичної системи3.2.1. Періоди3.2.2. Групи

3.3. Періодичність властивостей елементів3.3.1. Атомні та іонні радіуси3.3.2. Енергія іонізації3.3.3. Спорідненість до електрона3.3.4. Електронегативність

3.4. Приклади розв’язання типових задачТема 4

Зміст 3

14

14

14

15

15

15

15

15

16

16

16

16

16

16

16

16

16

17

17

17

17171818191919

20

20

20

20

21

21

21

21

22

22

23

23

23

23

23

23

24

24

24

24

24

Ключові терміни:4.1. Теорія хімічної будови. Валентність4.2. Природа хімічного зв’язку4.3. Ковалентний зв’язок

4.3.1. Механізм утворення ковалентного зв’язку4.3.2. Метод валентних зв’язків4.3.3. Гібридизація атомних орбіталей4.3.4. Характеристики ковалентного зв’язку4.3.5. Властивості сполук з ковалентним зв’язком

4.4. Іонний зв’язок4.4.1. Характеристики іонного зв’язку4.4.2. Властивості іонних сполук

4.5. Металічний зв’язок4.6. Дальнодіючий хімічний зв’язок

4.6.1. Водневий зв’язок4.6.2. Міжмолекулярна взаємодія

АГРЕГАТНІ СТАНИ РЕЧОВИНГАЗОПОДІБНИЙ СТАНРІДКИЙ СТАН РЕЧОВИНИБУДОВА І ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ РЕЧОВИН

Аморфний і кристалічний стани речовинКристалічні rраткиТипи кристалічних rратокБудова реального кристалуОснови зонної теоріїТипи твердих тіл

Приклади розв’язання типових задачРозділ 2Тема 5

Ключові терміни:5.1. Загальні поняття та величини хімічної термодинаміки5.2. Внутрішня енергія. Перший закон термодинаміки5.3. Ентальпія. Тепловий ефект реакції5.4. Основи термохімії5.5. Ентропія. Другий закон термодинаміки5.6. Напрям перебігу хімічних реакцій. Енергія Гіббса5.7. Приклади розв'язання типових задач

Тема 6Ключові терміни:6.1. Загальні поняття хімічної кінетики6.2. Швидкість хімічної реакції

6.2.1. Залежність швидкості реакції від концентрації реагентів6.2.2. Енергія активації

6.3. Каталіз6.4. Швидкість гетерогенних реакцій6.5. Хімічна рівновага

6.5.1. Необоротні та оборотні хімічні реакції6.5.2. Умова хімічної рівноваги

Зміст 4

24

24

24

26

26

26

26

26

26

26

26

27

27

27

27

27

27

27

28

28

28

28

29

29

29

29

29

30

30

30

30

30

31

31

31

33

33

33

33

33

33

33

34

34

34

34

6.5.3. Константа хімічної рівноваги6.5.4. Вплив зовнішніх чинників на хімічну рівновагу

6.6. Приклади розв'язання типових задачТема 7

Ключові терміни:7.1. Загальні уявлення про дисперсні системи7.2. Істинні розчини. Основні поняття7.3. Утворення розчинівΔН = ΔНруйн + ΔНсольв + ΔНдиф7.4. Концентрація розчинів7.5. Розчинність

7.5.1. Розчинність газів7.5.2. Розчинність рідин7.5.3. Розчинність твердих речовин

7.6. Загальні властивості розчинів7.6.1. Закони Рауля7.6.2. Закон осмотичного тиску

7.7. Приклади розв'язання типових задачР10 – Р1 = Р10 χ2,

Тема 8Ключові терміни:8.1. Електроліти і неелектроліти8.2. Теорія електролітичної дисоціації

8.2.1. Ступінь дисоціації8.2.2. Константа дисоціації8.2.3. Закон розведення Оствальда8.2.4. Властивості кислот, основ і солей з позицій теорії електролітичноїдисоціації

8.3. Теорія сильних електролітів8.4. Рівновага в розчинах електролітів

8.4.1. Зміщення рівноваги дисоціації слабких електролітів8.4.2. Добуток розчинності8.4.3. Електролітична дисоціація води. Водневий показник8.4.4. Реакції у розчинах електролітів8.4.5. Гідроліз солей

8.5. Приклади розв'язання типових задачРозділ 3Тема 9

Ключові терміни:9.1. Ступінь окиснення. Загальні уявлення про окисно-відновні процеси9.2. Відновлювальна і окиснювальна здатність речовин

9.2.1. Типові відновники9.2.2. Типові окисники9.2.3. Окисно-відновна двоїстість

9.3. Рівняння окисно-відновних реакцій9.3.1. Метод електронного балансу9.3.2. Типи окисно-відновних реакцій

Зміст 5

34

35

35

35

35

36

36

36

36

37

37

37

37

37

37

38

38

38

40

40

40

40

40

40

41

41

41

41

41

42

42

42

42

42

43

43

43

43

43

44

44

45

45

45

45

46

46

9.4. Приклади розв’язання типових задачТема 10

Ключові терміни:10.1. Початкові поняття електрохімії10.2. Подвійний електричний шар10.3. Електродні потенціали10.4. Електрохімічний ряд напруг металів10.5. Хімічні джерела електричного струму

10.5.1. Гальванічні елементи10.5.2. Акумулятори10.5.3. Паливні елементи

10.6. Електроліз10.6.1 Електродні процеси при електролізі водних розчинів електролітів10.6.2. Закони електролізу10.6.3. Застосування електролізу

10.7 Напруга розкладання. Поляризація10.7 Приклади розв’язання задачКлючові терміни:

Тема 11Ключові терміни:11.1. Загальні відомості про корозію11.2. Хімічна корозія11.3. Електрохімічна корозія

11.3.1. Чинники, що впливають на швидкість корозії11.4. Захист металів від корозії

11.4.1. Методи дії на метал11.4.2. Методи дії на корозійне середовище11.4.3. Електрохімічні методи захисту

11.5. Приклади розв'язування типових задачРозділ 4Тема 12

Ключові терміни:12.1. Початкові відомості про комплексні сполуки12.2. Координаційна теорія12.3. Класифікація12.4. Номенклатура12.5. Ізомерія комплексних сполук12.6. Стійкість копслексних сполук12.7. Хімічний зв’язок у комплексних сполуках12.8. Утворення та руйнування комплексів12.9. Приклади розв’язання типових задач

Тема 13Ключові терміни:13.1. Вступ13.2. Класифікація металів13.3. Особливості будови металів

Зміст 6

46

46

46

46

46

47

47

47

48

48

48

48

13.4. Фізичні властивості металів13.5. Хімічні властивості металів

13.5.1. Взаємодія з неметалами13.5.2. Відношення до води13.5.3. Відношення до кислот13.5.4. Відношення до лугів13.5.5. Взаємодія із солями інших металів

13.6. Взаємодія різних металів. Сплави13.7. Добування металів

13.7.1. Збагачення руди13.7.2. Вилучення металів із руд13.7.3. Одержання чистих металів

Про курс 7

Про курс

Відеопривітання викладача

Шановні студенти!Пропонуємо вам для вивчення курс хімії, максимально адаптований відповідно до вимог і

потреб обраного вами фаху, і сподіваємося, що ви усвідомлюєте важливість успішногооволодіння комплексом хімічних знань, необхідних для плідної професійної діяльності.

Хімія – це система наукових знань про склад, будову, властивості речовин і їх перетвореннях,які супроводжуються зміною складу і структури речовин.

Найважливішим завданням хімії є дослідження будови, встановлення залежності іреакційної здатності речовин від їх структури, визначення напрямку і меж протікання хімічнихпроцесів (а, отже, і керівництво ними), розробка методів добування нових матеріалів іззаданими властивостями, інтенсифікація виробництв при впровадженні безвідходнихтехнологій, використання енергії хімічних реакцій.

Сучасна хімія включає настільки різноманітні методи, що багато її розділів виділено всамостійні науки, тобто сучасна хімія – це розгалужена система окремих наук (загальна,неорганічна, органічна, фізична, аналітична хімія тощо), а також безліч наукових напрямків, щовиникли на стику з іншими науками (електрохімія, термохімія, хімічна термодинаміка, біохімія,геохімія, космохімія, радіохімія, квантова хімія, математична хімія, екологічна хімія). Хімія якекспериментальна наука поряд з традиційними методами аналізу і синтезу широковикористовує методи квантової механіки, термодинаміки, мікрохімічного, рентгеноструктурногоі фізико-хімічного аналізу (полярографію, хроматографію, спектроскопію, люмінесцентні, ізотопні,адсорбційні та інші методи).

Хімія об'єднує абстрактні фізичні і хімічні уявлення з конкретними біологічними, геологічнимиі технологічними процесами, явищами живої і неживої природи, в основі яких лежать хімічніреакції. В результаті тривалих фізико-хімічних процесів у Всесвіті сформувалися космічні т іла, а внадрах Землі – корисні копалини: вугілля, нафта, торф, горючі гази, металеві руди. Задопомогою хімічних реакцій вони використовуються як для безпосереднього споживання, так іяк сировина для випуску найрізноманітнішої продукції.

Хімічні реакції лежать в основі всіх життєвих процесів, що протікають в організмах рослин ітварин. Найважливіші для життєдіяльності живих організмів речовини (крохмаль, вуглеводи,целюлоза, жири, білки) є результатом складних хімічних перетворень вихідних речовин, щомістяться у навколишньому середовищі (вуглекислого газу, води, мінеральних солей) і,надходячи в організм з їжею, у свою чергу зазнають подальших хімічних перетворень ускладніші речовини або стають джерелом енергії.

Хімія відіграє важливу роль при дослідженні і оцінюванні сировини для багатьохвиробничих процесів, в основі яких широко використовуються хімічні реакції. Добування чорних ікольорових металів, основних хімічних матеріалів, добрив, скла, нафтопродуктів, лакофарбнихтоварів, гумових виробів, паперу, штучних волокон, пластичних мас, синтетичних полімерів,фармацевтичних препаратів, навіть продуктів харчування і багатьох інших речовинбезпосередньо пов'язане з хімічними перетвореннями.

Хімія вирішує питання, пов'язані з розробкою методів отримання надтвердих, надміцних,жаростійких, надпровідних і надчистих матеріалів (напівпровідники, ядерна техніка).Наприклад, нині промисловістю освоєно виробництво деяких надчистих матеріалів із вмістомдомішок не вище 10–6 %.

Значення хімії в техніці і, зокрема, в технології машинобудування посилюється тим, що привиготовленні і експлуатації різних механізмів, машин і агрегатів відбуваються складні фізико-хімічні та електрохімічні процеси, виявляються властивості конструкційних, інструментальних іінших сучасних технічних матеріалів.

Зросла роль хімії в розвитку електротехніки, мікроелектроніки, радіотехніки, космічноїтехніки, автоматики і обчислювальної техніки. Електричну і механічну енергію добувають восновному шляхом перетворення хімічної енергії природного палива.

Використання хімічних реакцій у виробничих процесах дозволяє підвищувати продуктивністьпраці і якість продукції, а хімізація будь-якої галузі промисловості приносить відчутнийекономічний ефект.

Роль хімії в охороні навколишнього середовища зводиться не тільки до знищення,знешкодження або очищення відходів, але і до створення екологічно безпечних технологій. Задопомогою хімічних методів досліджуються і поступово вирішуються проблеми охоронинавколишнього середовища одночасно по декількох вузлових напрямках: моніторинг (тобтоаналітичний контроль) навколишнього середовища; токсикологічні дослідження, оцінкаканцерогенної і мутагенної активності хімічних речовин; розробка безвідходних, енерго- іресурсозберігаючих технологій; очищення стічних вод, вихлопних газів, твердих відходів;розподіл хімічних антропогенних і природних речовин в екологічних системах і геосфері;глобальні біогеохімічні цикли елементів і хімічна стійкість біосфери; конверсія хімічної зброї;хімічні катастрофи.

Знання хімії як однієї з найважливіших фундаментальних наук необхідно для формуваннянаукового світогляду і творчого зростання всіх фахівців незалежно від їх професійної орієнтації.Ці знання забезпечать раціональне ставлення до виробничих процесів, дозволятьвдосконалювати ті, що вже існують, і створювати якісно нові прогресивні технології, машини,установки і прилади, а також успішно вирішувати сировинні, енергетичні і екологічні проблеми.

Бажаємо вам успіху!

«Хімія» є загальнотеоретичною дисципліною, її роль у системі вищої технічної освітивизначається вагомістю тих професійних завдань, які покладають на інженерні кадри.

МЕТОЮ викладання «Хімії» є:

формування у студентів системи знань про речовину і хімічну реакцію в світлі уявлень проперіодичне змінювання властивостей хімічних елементів та їх сполук , будову речовини,напрямок перебігу хімічних процесів, швидкість хімічної реакції;формування у студентів наукового світогляду на основі засвоєння поглиблених ірозширених знань про закони і теорії хімії, найважливіші поняття і факти, узагальненнясвітоглядного характеру;розвиток інтелектуальних умінь, творчого мислення;забезпечення фундаменту для вивчення студентами дисциплін на наступних ступеняхосвіти, зокрема «Фізичної хімії», «Корозії металів та захисту від неї», «Термодинаміки»,«Гідродинаміки», «Екологічної безпеки» та ін.

ЗАВДАННЯ викладання «Хімії» полягають у:

забезпеченні засвоєння студентами провідних теорій, законів, понять, фактів про склад,будову, властивості речовин і закономірності перебігу хімічних реакцій;формуванні вмінь проводити хімічні розрахунки;формуванню спеціальних навичок поведінки з речовинами, планування і проведенняхімічного експерименту з дотриманням правил техніки безпеки.

Студенти повинні розуміти, що знання основних хімічних законів, володіння технікою хімічнихрозрахунків створює умови для отримання потрібного результату в різних сферах інженерної інаукової діяльності.

Дистанційний курс «Хімія»містить 13 тем, які згруповані у чотири розділи. Після опрацюваннявсього матеріалу дисципліни студент має змогу отримати 400 балів, які розподілено між трьомавидами практичних завдань: тести, тренажери та завданнями для звіту викладачеві.Максимальна кількість балів, яку може одержати студент за те чи інше завдання, наведена утаблиці.

Таблиця – Розподіл балів за окремі види практичної роботи№ Тема Максимальна кількість балів за: Загальна

сума балівтести тренажери завданнядля звітувикладачеві

РОЗДІЛ 11 О с н о в н і поняття і

закони хімії10 17 15 42

2 Будова атома 12 - - 123 П е р і о д и ч н а система

Д.І.Менделєєва якприродна класифікаціяелементів

12 - 15 27

4 Хімічний зв’язок 12 - 15 27Підсумок за РОЗДІЛ 1 46 17 45 108РОЗДІЛ 25 Е н е р г е т и к а хімічних

реакцій10 17 20 47

6 Х і м і ч н а кінетика іхімічна рівновага

10 12 - 27

7 Д и с п е р с н і системи.Загальні властивостірозчинів

10 17 20 37

8 Електролітичнадисоціація. Розчиниелектролітів

10 - 20 30

Підсумок за РОЗДІЛ 2 40 46 60 146РОЗДІЛ 39 Окисно-відновні реакції 12 15 17 4410 З а г а л ь н і основи

електрохімії10 17 - 27

11 Корозія металів. Захиствід корозії

10 - - 10

Підсумок за РОЗДІЛ 3 32 32 17 81РОЗДІЛ 412 Комплексні сполуки 10 17 - 2713 Загальна

характеристикаметалів

10 17 11 38

Підсумок за РОЗДІЛ 4 20 34 11 65Підсумок по всьому курсу 138 129 133 400В кожній темі пропонується як повний варіант теоретичного матеріалу, так і його стислийконспект. Для кращого розуміння навчального матеріалу студенту варто спочатку вдумливоознайомитися з повною версією лекції, а для закріплення – користуватися стислим конспектом,де згруповані основні теоретичні положення, які містять обов’язковий мінімум для підсумковогоконтролю знань. Крім того, слід ретельно розібратися з алгоритмами розв’язування типовихзадач, які наводяться в окремому параграфі наприкінці кожної теми.

Після вивчення теоретичного матеріалу з кожної теми студент переходить до виконанняпрактичної частини курсу, починаючи з тестових завдань, що дають змогу перевірити якістьзасвоєння теми. Тестові завдання упорядковані по блоках і оцінюються залежно від їхскладності.

Другий етап практичної роботи – тренажер, яким залежно від особливостей конкретноїтеми можуть бути віртуальні лабораторні досліди чи розв’язування задач. Перед роботою зтренажером студенту необхідно уважно ознайомитися зі вступом, загальними відомостями,порядком виконання роботи, рекомендаціями щодо аналізу отриманих результатів.

В деяких темах тренажери не передбачені, в такому випадку студент одразу переходить донаступного етапу – відкрите завдання для звіту викладачеві. Відкрите завдання орієнтовнена самостійне застосування набутих знань для вирішення практичних задач з хімії.

Звіт про виконання відкритого завдання надсилається викладачеві у вигляді текстовогофайлу, який повинен містити: умову завдання, хід і аргументацію розрахунків, посилання на певнізакони, принципи чи правила, рівняння хімічних реакцій, аналіз отриманих результатів, висновкитощо.

За кожний вид практичної роботи студент отримує певну кількість балів (див. таблицю), якіпідсумовуються автоматично. Успішним вивченням дистанційного курсу «Хімія» вважаєтьсяотримання 60% балів у кожному розділі.

ПІБ: Марченко Лариса Іванівна.

Науковийступінь: кандидат технічних наук.

Вчене звання: доцент.

Посада ікафедра: доцент кафедри Загальної хімії Сумського державного університету.

Переліккурсів, щовикладаються:

«Хімія», "Загальна і органічна хімія".

Інформаціящодонауковихінтересів:

теми: «Фазові перетворення напівгідрату сульфату кальцію уфосфорнокислотних розчинах»; «Розробка електронних посібників длявикладання хімічних дисциплін в умовах кредитно-модульної системи»(ДР № 0110U001766).

Контактнаінформація:

електронна пошта: lora@marchenko.netперсональна сторінка http://ua.linkedin.com/pub/lora-marchenko/53/18b/798робочий телефон: 0542 334-071місце роботи (аудиторія): корпус Ц, к. 303

Розділ 1

Тема 1

1.1. Основні положення атомно-молекулярної теорії1.2. Найважливіші поняття атомно-молекулярного вчення

1.2.1. Атом1.2.2. Молекула1.2.3. Хімічний елемент1.2.4. Прості та складні сполуки1.2.5. Хімічні реакції, їх класифікація

1.3. Основні закони хімії1.3.1. Закон збереження маси і енергії1.3.2. Закон сталості складу1.3.3. Закон об’ємних співвідношень Гей-Люссака1.3.4. Закон Авогадро1.3.5. Основні газові закони1.3.6. Закон еквівалентів

1.4. Приклади розв’язання типових задач

Ключові терміни:I Наслідок закона Авогадро, II Наслідок закону Авогадро, Абсолютна маса атома, Алотропія,Атом, Відносна атомна маса, Відносна молекулярна маса, Еквівалентна маса, Еквівалентнамаса бінарної сполуки, Еквівалентна маса йона, Еквівалентна маса кислоти, Еквівалентнамаса оксиду, Еквівалентна маса основи, Еквівалентна маса складної речовини,Еквівалентна маса солі, Еквівалентом, Закон Бойля-Маріотта, Закон Гей-Люссака, ЗаконШарля, Закон еквівалентів, Кількість еквівалентів, Кількість речовини, Молекула, Моль,Моль еквівалентів сполуки, Нормальними умовами, Нуклони, Простими речовинами,Складними речовинами, Хімічний елемент, Хімічні реакції, алотропами, алотропнимимодифікаціями, атомною одиницею маси, бертолідами, відносною густиною, гетерогенні,гомогенні, дальтонідами, еквівалентний об’єм, екзотермічні, ендотермічні, законАвогадро, закон Мозлі, закон збереження маси, закон об'ємних співвідношень, законузбереження енергії, закону сталості складу, молекула, молярним об’ємом, наслідок законазбереження маси, необоротні, оборотні, окисно-відновні реакції, принцип незнищуваностіматерії та руху, реакції заміщення, реакції невалентних перетворень, реакції обміну,реакції розкладу, реакції сполучення, рівняння Менделєєва-Клапейрона, рівняння хімічноїреакції, сталою Авогадро, стехіометричні коефіцієнти, універсальний газовий закон,універсальну газову сталу, фактором еквівалентності, ізобари, ізотопи, ізотопії

1.1. Основні положення атомно-молекулярної теоріїЗгідно з сучасними уявленнями основні положення атомно-молекулярної теорії зводяться донаступних тез:

1. Частинки речовин безперервно рухаються.2. Між частинками речовини діють сили взаємного притягання і відштовхування.3. Між складовими частинками речовини є відстані, розмір яких залежить від агрегатного

стану.4. Молекули складаються із атомів.5. Молекули зберігаються при фізичних явищах і руйнуються під час хімічних реакцій.6. Атоми під час хімічних процесів залишаються неподільними, але перегруповуються,

внаслідок чого утворюються нові сполуки.7. Різноманітність речовин у природі зумовлена різними сполученнями атомів, завдяки чому

можуть виникати речовини з молекулярною або немолекулярною будовою.

1.2. Найважливіші поняття атомно-молекулярного вченняЗгідно з атомно-молекулярним вченням, головними об’єктами хімії є атоми, молекули, хімічніелементи, прості та складні речовини.

1.2.1. АтомАтоми – хімічно неподільні частинки, що зберігаються під час хімічних реакцій,але при цьомучастково може змінюватися будова електронної оболонки. Проте атоми руйнуються у процесіядерних реакцій.

Атом – це найменша, хімічно неподільна, електронейтральна частинка елемента, якаскладається з позитивно зарядженого ядра і негативно зарядженої електронної оболонки.

Атом – це система, що складається з ядра і електронної оболонки (рис.1.1). До складуатомного ядра, радіус якого у 10000 разів менший (10–14–10–15м) за радіус атома (~10–10м),входять ядерні частинки нуклони.

Рисунок 1.1 – Спрощена модель будови атома и атомного ядраНуклони – це позитивно заряджені протони й електронейтральні нейтрони. Електронна

оболонка, розмір якої визначає радіус усього атома, – це сукупність електронів. Позитивнийзаряд ядра визначається кількістю протонів і дорівнює за абсолютною величиною негативномузаряду електронної оболонки, який відповідає кількості електронів. Завдяки рівності заабсолютною величиною зарядів протонів і електронів атом є електронейтральним. Протони,нейтрони і електрони об’єднуюються спільною назвою – субатомні частинки.

Маси протону і нейтрону практично однакові, а маса електрона у 1836 разів менше, тому усямаса атома фактично зосереджена в його ядрі. З цієї причини густина речовини в ядріфантастично велика – порядку 1013–1014г/см3. Маси атомiв різних елементів коливаються від1,67·10–27кг (атом гідрогену) до 4,42·10–25кг (атом мейтнерію – елемента № 109).

Кількісними характеристиками атома є заряд ядра і відносна атомна маса Аr. Ці величинизазначаються у періодичній системі елементів.

Заряд ядра атома дорівнює порядковому номеру елемента (закон Мозлі).Оскільки маси атомів дуже малі, в хімії впроваджена позасистемна одиниця вимірювання, яка

називається атомною одиницею маси (а.о.м.) і дорівнює одній дванадцятій маси атома ізотопукарбону–12 (m (атома12С) = 19,92·10–27кг):

Відносна атомна маса Аr – це фізична величина, що дорівнює відношенню середньої масиатома елемента до однієї дванадцятої маси атома ізотопу карбону-12:

У системі вимірювань СI Аr – безрозмірна величина. Позасистемна одиниця вимірюваннявідносної атомної маси – а.о.м. Абсолютна маса атома дорівнює добутку його відносної атомноїмаси на 1/12 маси атома карбону –12, наприклад:

m(ат.О)=Аr(О)·1,66·10–27 = 16·1,66·10–27 = 26,56·10–27кг.Атом є носієм хімічних властивостей елемента. Разом з цим у атомів одного елемента можуть

бути різні маси внаслідок явища ізотопії, при якому атоми одного елемента містять однаковукількість протонів у ядрі, але різну кількість нейтронів, що позначається на їх масі.

1.2.2. МолекулаМолекули – це реально існуючі природні об’єкти, що підтверджується багатьмаекспериментально доведеними фактами.

Молекула – це найменша частинка речовини, яка здатна самостійно існувати і має всі хімічнівластивості речовини.

Як матеріальні частинки молекули мають розміри і маси. Розміри молекул коливаються умежах 10–10–10–7м. Маса окремої молекули надзвичайно мала. Так, маса молекули води складає2,895·10–26кг.

Молекула зберігає хімічні властивості речовини. Відомо, що речовина характеризуєтьсяпевними фізичними і хімічними властивостями. Фізичні властивості – це агрегатний стан,густина, температури кипіння і плавлення, електропровідність, діелектрична проникність, колір,запах, смак тощо. Зрозуміло, що перелічені властивості речовин можуть бути притаманні неодній молекулі, а досить великій їх сукупності. Однак молекула має й власні фізичні властивості:дипольний та магнітний моменти, здатність до поляризації тощо. А хімічні властивості речовини(здатність вступати у хімічну взаємодію з іншими речовинами) повною мірою належать і кожнійокремій молекулі.

Молекули складаються з атомів, які сполучені між собою хімічними зв’язками у певнійпослідовності і певним чином орієнтовані у просторі (рис.1.2). Кількість атомів у молекуліколивається від двох (Н2, О2, НСl) до декількох тисяч (вітаміни, гормони, білки). Атомиблагородних газів (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) іноді називають одноатомними молекулами. Складмолекули – найважливіша характеристика молекули і речовини – описується хімічнимиформулами.

Рисунок 1.2 – Схематична модель молекули NH3Між молекулами є відстані, що зумовлені агрегатним станом речовини: у газах вони

складають 10–8–10–7м, у твердих тілах – приблизно 10–10м.При фізичних явищах молекули зберігаються, а при хімічних перетвореннях – руйнуються,

утворюючи нові речовини.Кількісною характеристикою молекули є відносна молекулярна маса Мr.Відносна молекулярна маса Мr – це відношення середньої маси молекули речовини до 1/12

маси атома Карбону–12.У системі СІ відносна молекулярна маса Mr – безрозмірна величина, а позасистемною

одиницею її вимірювання є а.о.м.Відносна молекулярна маса Мr дорівнює сумі відносних атомних мас Аr елементів, що

входять до складу молекули, з урахуванням кількості атомів кожного елемента, наприклад:Mr(SO2) = Ar(S) + 2 Ar(O) = 32 + 2·16 = 64 а.о.м.Абсолютна маса молекули визначається як добуток Мr на атомну одиницю маси:m(молекули SO2) = Mr(SO2)·1,66·10–27 = 64·1,66·10–27 = 1,06·10–25кг.Молекулярну будову мають органічні сполуки і частина неорганічних речовин, але більшість

неорганічних речовин складається з йонів, в яких носіями хімічних властивостей є умовнічастинки – асоціати йонів. Тому до речовин іонної будови неможливо застосовувати поняття«молекула» так само як і до металів та їх сплавів, кристалічна rратка яких має свої специфічніособливості. Таким чином, з сучасної точки зору молекула – це найменша електронейтральназамкнута сукупність атомів, що утворює певну структуру за допомогою хімічних зв’язків.

1.2.3. Хімічний елементНині відомо 118 хімічних елементів: з них 89 виявлені у природі, а інші отримані штучно під часядерних реакцій.

Хімічний елемент – це вид атомів з однаковим зарядом ядра.Кожний елемент має свою назву і символ. Назви елементів з порядковими номерами 104-109

затверджені радою IUPAC (1997 р.) Пізніше були названі інші елементи. Тепер елемент №104 маєтакі назву і символ: Резерфордій Rf, №105 – Дубній Db, №106 – Сиборгій Sg, №107 – Борій Bh,елемент №108 – Хассій Hs, №109 – Мейтнерій Mt, №110 – Дармштадтій Ds. Хімічні елементи№№111-118 ще не одержали офіційних назв, тому їх поки що називають за порядковиминомерами, наприклад: №111 – Унунуній Uuu (один, один, один); №112 – Унунбій Uub (один, один,два) і т.д.

Хімічний символ означає, по-перше, назву елемента, по-друге, – один атом цього елемента призаписах формул хімічних реакцій.

Останнім часом відповідно до Державного стандарту України (ДСТУ 2439-94) українські назвихімічних елементів вживаються як похідні від латинських назв (табл.1.1). Вони записуються звеликої літери на відміну від назв простих речовин і атомів, наприклад: Гідроген Н, Карбон С,Оксиген О, Нітроген N – елементи; водень Н2, вуглець С, кисень О2, азот N2 – прості речовини чиатоми.

Таблиця 1.1 – Назви деяких хімічних елементів

Хімічнийсимвол

Вимовахімічногосимвола

Українська назвахімічногоелемента

простої речовини чиокремого атома

Ag Аргентум Аргентум сріблоAs Арсенікум Арсен арсен, миш’якAu Аурум Аурум золотоВі Вісмут Бісмут бісмутC Це Карбон вуглецьCl Хлорум Хлор хлорCu Купрум Купрум мідьF Флуорум Флуор фторFe Ферум Ферум залізоH Аш Гідроген воденьHg Гідраргірум Меркурій ртутьMn Манган Манган марганецьN Ен Нітроген азотNi Нікель Нікель нікельO О Оксиген кисеньP Пе Фосфор фосфорPb Плюмбум Плюмбум свинецьS Ес Сульфур сіркаSb Стибіум Стибій антимон, сурмаSi Силіціум Силіцій кремнійSn Станум Станум оливо, цинаНосієм властивостей хімічних елементів є атом. Входячи до складу різних речовин, атомикожного елемента надають їм певних властивостей. Так, речовини NaCl, Na2S, Na2O маютьдеякі спільні властивості завдяки наявності йона Na+, але також і відмінності за рахунок йонівCl–, S2–, O2–.

Основною кількісною характеристикою елемента є заряд ядра його атомів Z, що збігається зпорядковим номером елемента. У природі відсутні різні хімічні елементи, які мали б однаковийзаряд ядра, тому можна однозначно визначити елемент за зарядом ядра його атома. Відноснаатомна маса Аr теж деякою мірою може правити кількісною характеристикою елемента, але невичерпною, оскільки за величиною Аr неможливо визначити елемент. Існують атоми різних

елементів з однаковими Аr – так звані ізобари, наприклад, і . З іншого боку, як вжезгадувалося, існують атоми одного й того самого елемента з різними Аr – ізотопи, наприклад

і .Формули ізотопів звичайно записують за допомогою символу хімічного елемента, зазначивши

заряд ядра (зліва знизу) і масового числа (зліва зверху). Винятком є ізотопи елемента Гідрогену,для яких поряд з традиційною символікою допускаються й індивідуальні назви і позначення(рис. 1.3).

Рисунок 1.3 – Ізотопи елемента Гідрогену:

а) моделі Протію (в ядрі міститься тільки один протон p), Дейтерію (у ядрі по

одному протону p і нейтрону n), Тритію (ядро складається з одного протону p і двохнейтронів n);б) співвідношення атомних мас Протію і Дейтерію

Кожний елемент має декілька ізотопів (природних чи штучних), тому в періодичній системінаводиться середня Аr з урахуванням розповсюдженості ізотопів у природі. Так, Хлор має два

ізотопи і , тому відносна атомна маса елемента Хлору з урахуванням процентноговмісту ізотопів дорівнює

1.2.4. Прості та складні сполукиОскільки речовина – це будь яка сукупність атомів чи молекул, то за складом усі сполуки можнаподілити на прості та складні.

Простими речовинами називаються речовини, які складаються з атомів одного елемента;прості речовини – це форма існування хімічного елемента у вільному стані.

Налічується понад 500 простих речовин, а елементів відомо усього 118. Така розбіжністьпояснюється явищем алотропії.

Алотропія – це здатність елемента утворювати декілька простих, відмінних завластивостями речовин, які називаються алотропними модифікаціями, або алотропами.

Наприклад, елемент Оксиген утворює два алотропи: кисень О2 і озон О3; елементи Фосфор Р,Сульфур S – по декілька алотропних модифікацій. Елемент Карбон С утворює такі алотропнімодифікації: алмаз, графіт, карбін (ланцюжки типу чи...=С=С=С=С=...) і фулерен С60, молекула якого схожа на футбольний м’яч, тому ця модифікаціяіноді називається букиболом (рис. 1.4).

Про курс 8

http://ua.linkedin.com/pub/lora-marchenko/53/18b/798../39449/index.html#p1../39449/index.html#p2../39449/index.html#p2../39449/index.html#p3../39449/index.html#p4../39449/index.html#p5../39449/index.html#p6../39449/index.html#p7../39449/index.html#p8../39449/index.html#p8../39449/index.html#p9../39449/index.html#p10../39449/index.html#p11../39449/index.html#p12../39449/index.html#p13../39449/index.html#p14../39449/index.html#p15../39449/index.html#sl47../39449/index.html#sl50../39449/index.html#sl6../39449/index.html#sl15../39449/index.html#sl1../39449/index.html#sl5../39449/index.html#sl9../39449/index.html#sl60../39449/index.html#sl69../39449/index.html#sl68../39449/index.html#sl65../39449/index.html#sl64../39449/index.html#sl66../39449/index.html#sl70../39449/index.html#sl67../39449/index.html#sl58../39449/index.html#sl52../39449/index.html#sl53../39449/index.html#sl54../39449/index.html#sl71../39449/index.html#sl62../39449/index.html#sl44../39449/index.html#sl8../39449/index.html#sl45../39449/index.html#sl63../39449/index.html#sl49../39449/index.html#sl2../39449/index.html#sl14../39449/index.html#sl18../39449/index.html#sl11../39449/index.html#sl19../39449/index.html#sl17../39449/index.html#sl16../39449/index.html#sl4../39449/index.html#sl40../39449/index.html#sl51../39449/index.html#sl31../39449/index.html#sl30../39449/index.html#sl39../39449/index.html#sl61../39449/index.html#sl32../39449/index.html#sl33../39449/index.html#sl43../39449/index.html#sl3../39449/index.html#sl34../39449/index.html#sl42../39449/index.html#sl36../39449/index.html#sl41../39449/index.html#sl10../39449/index.html#sl48../39449/index.html#sl35../39449/index.html#sl29../39449/index.html#sl28../39449/index.html#sl26../39449/index.html#sl37../39449/index.html#sl24../39449/index.html#sl27../39449/index.html#sl25../39449/index.html#sl22../39449/index.html#sl23../39449/index.html#sl57../39449/index.html#sl21../39449/index.html#sl46../39449/index.html#sl20../39449/index.html#sl55../39449/index.html#sl56../39449/index.html#sl59../39449/index.html#sl12../39449/index.html#sl13../39449/index.html#sl7

Рисунок 1.4 – Алотропні модифікації КарбонуПрості речовини можуть мати молекулярну і немолекулярну будову – атомну чи металічну.

Молекулярна будова притаманна кисню, галогенам; атомна – благородним газам, алмазу,графіту; металічна – металам у різному стані.

Складними речовинами називаються речовини, що містять атоми різних елементів, тобто цеформа існування елементів у зв’язаному стані.

Складні речовини можуть мати як молекулярну будову (Н2S, CH4, HCl, H2O), так інемолекулярну: іонну (NaCl, Na2O, NaOH) чи металічну (Fe3C – ферум карбід).

1.2.5. Хімічні реакції, їх класифікаціяХімічними реакціями є процеси, при яких змінюється склад сполук внаслідок руйнування зв’язківв одних речовинах і утворення нових сполук.

Хімічні реакції – це явища, при яких відбуваються перетворення одних речовин в інші беззмінювання складу атомних ядер.

Для умовного запису хімічних реакцій застосовують рівняння хімічних реакцій, де в лівійчастині вказують формули вихідних речовин, а в правій – кінцевих продуктів, що утворилися урезультаті реакції (рис.1.5а). Перед формулами всіх речовин проставляють необхідністехіометричні коефіцієнти – числа (1.5б), за допомогою яких зрівнюють кількості атомівкожного елемента зліва і справа.

Рисунок 1.5 – Хімічна символіка: а) рівняння хімічної реакції; б) відмінність між поняттямикоефіцієнт та індекс

От же, рівняння хімічної реакції - умовний запис, в якому за допомогою хімічних формулсполук і стехіометричних коефіцієнтів зазначають, склад і кількість вихідних речовин іпродуктів реакції.

Хімічні реакції завжди супроводжуються фізичними ефектами, які підтверджують перебігреакції. Візуальними ознаками хімічних реакцій звичайно є виділення газу, випадіння осаду,змінення забарвлення реакційного середовища чи тепловий ефект.

Для хімічних реакцій, що проходять між неорганічними реагентами, найчастішевикористовуються такі класифікації.

Рисунок 1.6 – Реакції розкладу

Рисунок 1.7 – Реакції сполучення

Рисунок 1.8 – Реакції заміщення

Рисунок 1.9 – Реакції обміну

Виділення газу Випадіння осаду CuSiO3 Виділення енергії при взаємодії K2Cr2O7 + S

Рисунок 1.10 – Ознаки необоротних реакційГетерогенна реакція. Взаємодія лужних металів з водою

Рисунок 1.11 – Приклади реакцій:

а) гомогенна реакція між розчинами лугу і кислоти (рожеве забарвлення зумовленедодаванням фенолфталеїну);б) гетерогенна реакція між розчинами двох речовин, внаслідок якої виділяється газ;в) гетерогенна реакція при змішуванні двох безбарвних розчинів вихідних речовин,внаслідок чого випадає жовтий осад

1. За ознакою зміни кількості і складу вихідних речовин та кінцевих продуктів усі реакціїподіляються на типи:

реакції розкладу,в яких з однієї складної речовини утворюється декілька продуктів(рис.1.6). У загальному вигляді:

.реакції сполучення, в яких з декількох речовин відносно простого складуутворюється одна складніша речовина (рис.1.7):

.реакції заміщення, в яких проста речовина заміщує складову частину складноїречовини, внаслідок чого утворюються інші проста та складна речовини (рис.1.8):

.реакції обміну, в яких молекули складних речовин обмінюються своїми складовимичастинами (рис. 1.9):

.2. За ознакою зміни валентних станів атомів виділяють

окисно-відновні реакції, під час яких відбувається змінювання ступенів окиснення уатомів одного чи декількох вихідних речовин. Цей тип реакцій докладно будерозглядатися пізніше, а тут ми обмежимося тільки прикладом окисно-відновноїреакції з вказанням ступенів окиснення:реакції невалентних перетворень, в процесі яких змінюється тільки склад речовин, аелектронні оболонки окремих атомів залишаються незмінними, а отже й ступеніокиснення в атомах всіх елементів не змінюються. Типовими випадками реакційневалентних перетворень є реакції обміну, а також деякі реакції сполучення тарозкладу, наприклад:

3. Залежно від напрямку перебігу реакції поділяються наоборотні, при яких перебіг реакцій відбувається як у прямому, так і у зворотномунапрямку. Слід пам’ятати, що при запису оборотних реакцій замість знаків рівностічи стрілочки (= чи ) ставлять дві стрілки, напрямлені у протилежні боки (або ).необоротні, що йдуть в одному напрямку до повного витрачання хоча б одного зреагентів. Як правило, необоротні реакції мають одну з таких ознак (рис.1.10): а)продукти, що одержуються, виходять з реакційного середовища у вигляді осаду чигазу; b) утворюються малодисоційовані сполуки (тобто слабкі електроліти: вода,слабка кислота чи слабка основа); с) виділяється велика кількість теплоти (горіння,вибух).

4. За агрегатним чи фазовим станом реакції поділяються на такі групи (рис.1.11):гомогенні, при яких речовини, що містяться в системі, не відокремлюються одна відодної межною поверхнею;гетерогенні, що характеризуються наявністю поверхні поділу фаз, тобто хоч однасполука знаходиться в іншому агрегатному стані, ніж решта речовин.

5. За характером енергетичної дії виділяють такі реакції:Фотохімічна реакція

Рисунок 1.12 – Термохімічні реакції: а) екзотермічна реакція згоряння бутану; б)ендотермічна реакція амоніаку з щавлевою кислотою

Рисунок 1.13 – Приклад фотохімічної реакції при взаємодії складної органічної сполукилюмінолу C8H7N3O2 з окисником у лужному середовищі

термохімічні, які супроводжуються тепловим ефектом, тобто енергія підводитьсячи відводиться у формі теплоти (рис.1.12). За знаком теплових ефектів реакціїподіляються на такі типи:

екзотермічні, що супроводжуються виділенням теплоти;ендотермічні, при яких теплота поглинається;

фотохімічні, які відбуваються під дією світла чи супроводжуються випромінюваннямсвітлової енергії (рис.1.13);електрохімічні, які протікають під впливом електричної енергії або самі є джереломелектричного струму. Електрохімічні реакції відбуваються в гальванічних елементах,при електролізі та при корозії металів.

6. Залежно від природи реагуючих частинок реакції можуть бутимолекулярними, при яких взаємодія між речовинами проходить внаслідок зіткненняокремих молекул реагуючих речовин;іонними, які протікають при взаємодії між йонами;радикальними, при яких однією з взаємодіючих частинок є радикал. Радикали призапису позначають за допомогою точки поруч з формулою ( ).

7. За наявністю стороннього впливу на швидкість реакції вони поділяються накаталітичні, що протікають у присутності каталізаторів – спеціальних речовин, якіприскорюють реакцію;некаталітичні, в яких прискорюючий вплив каталізатору відсутній.

Одна й та ж сама реакція залежно від ознаки, що розглядається, може класифікуватися по-різному. Наприклад, синтез NH3 із N2 і H2 у присутності залізного каталізатора є реакцієюсполучення і одночасно належить до окисно-відновних, гомогенних, молекулярних,каталітичних, термохімічних і оборотних реакцій.

1.3. Основні закони хімії

1.3.1. Закон збереження маси і енергіїОдин з фундаментальних і загальних законів природи – закон збереження маси – був відкритийМ.В.Ломоносовим (1748 р.) і Л.Лавуазьє (1789 р.) незалежно один від одного:

Загальна маса речовин, що вступають у хімічну реакцію, дорівнює загальній масі речовин, щоутворюються внаслідок реакції.

Із закону збереження маси речовин випливає важливий наслідок закона збереження маси:кількість атомів кожного елемента до і після реакції залишається постійною (рис.1.14).

Рисунок 1.14 – Реакція між Н2 і О2 з утворенням Н2О – підтвердження наслідку із законузбереження маси: кількість атомів кожного елемента, які містяться у вихідних речовинах,дорівнює кількості атомів цього елемента в продуктах реакції

Сам Ломоносов вважав, що закон збереження маси речовин є частиною більш загальногозакону природи і може бути поширений на інші форми руху матерії. Він стверджував, що тіло, якесвоїм поштовхом збуджує інше тіло до руху, втрачає від свого руху стільки ж, скільки віддаєіншому. Згідно з гіпотезою Ломоносова зміни в природі відбуваються так, що коли до чогосьдещо додалось, то це відніметься у чогось іншого.

Ця гіпотеза була розвинена лише після відкриття другої частини універсального законуприроди – закону збереження енергії (Майер, 1842 р.):

Енергія не виникає і не зникає безслідно, а лише перетворюється з однієї форми в іншу веквівалентних кількостях.

Закони збереження маси і енергії відображають принцип незнищуваності матерії та руху,сутність якого у сучасному вигляді формулюється так:

В ізольованій системі сума мас і енергій є постійною, тобто сумарні маси і енергії речовин, щовступають у реакцію, дорівнюють сумарним масам і енергіям продуктів реакції.

Закон збереження енергії як філософський принцип не виводиться із більш загальнихпостулатів. З фізичної точки зору він є наслідком однорідності часу, тобто того факту, щозакони природи протягом часу не змінюються.

Енергія – це міра руху і взаємодії різних видів матерії. При будь-яких процесах в ізольованійсистемі енергія не виникає і не знищується, вона може тільки переходити із однієї форми в іншу.Наприклад, енергія хімічної взаємодії може перетворюватися в теплову енергіювипромінювання.

Закон збереження маси речовин при хімічних реакціях (модель досліду М.В. Ломоносова)

1.3.2. Закон сталості складуСутність закону сталості складу (Пруст, 1801 р.) полягає в тому, що кожна хімічна сполуканезалежно від способу й умов її добування має певний масовий склад:

Співвідношення між масами елементів, що входять до складу певної сполуки, є сталими і незалежать від способу одержання цієї сполуки.

Цей закон не має абсолютного узагальненого характеру, оскільки в природі існує два типисполук – зі сталим і зі змінним складом.

Сполуки, які мають сталий склад і цілочисельне атомне співвідношення компонентів,називаються дальтонідами.

До них належать речовини, які за звичайних умов перебувають в газоподібному (СО2, NH3, NO,HCl) чи рідкому (Н2О, С6Н6) стані або можуть бути легко переведені в них, а також кристалічніречовини з молекулярною структурою (I2, лід).

Сполуки змінного складу, в яких стехіометричні співвідношення компонентів невідповідають цілим числам, називаються бертолідами.

Бертоліди не мають молекулярної структури. До них належить переважна більшістькристалічних сполук перехідних d- i f-елементів: оксиди, гідриди, нітриди, сульфіди, карбіди таінші бінарні сполуки. Слід зауважити, що на сталість складу впливає й ізотопний склад,наприклад, у звичайній воді Н2О і у важкій воді D2О масові частки Оксигену різняться.

Отже, склад хімічних сполук залежить від типу хімічного зв’язку, агрегатного стану речовин,ізотопного складу та умов їх добування і може бути як сталим, так і змінним. Тому в сучаснеформулювання закону сталості складу внесені деякі уточнення:

Якщо хімічна сполука має молекулярну структуру, то незалежно від умов добування склад їїзалишається сталим. Склад хімічної сполуки, що не має молекулярної структури, можезмінюватися в певних межах залежно від умов добування.

1.3.3. Закон об’ємних співвідношень Гей-ЛюссакаУ хімічних реакціях за участю газів дуже часто спостерігається змінення об'єму реакційноїсистеми. На відміну від сталості маси речовин, що беруть участь у реакції та утворюютьсявнаслідок неї, під час взаємодії газів об'єм реакційної системи може збільшуватися,зменшуватися чи залишатися незмінним. Співвідношення між об'ємами газів встановлює законоб'ємних співвідношень Гей-Люссака (1808р.):

Співвідношення об’ємів газів, що вступають у реакцію та утворюються внаслідок неї, єспіввідношенням простих цілих чисел, які є кратними стехіометричних коефіцієнтам, що стоятьу рівнянні реакції перед формулами відповідних газів.

Цей закон справедливий тільки у тому випадку, коли об’єми газів виміряні за однакових умов.Із закону Гей-Люссака випливає, що стехіометричні коефіцієнти в рівнянні реакції є кратними

до об’ємів газів, які взаємодіють та утворюються.За допомогою закону об’ємних співвідношень можна розрахувати об’єми газів або

встановлювати склад вихідного газу.

1.3.4. Закон АвогадроОдним з найважливіших газових законів є закон Авогадро (рис.1.15):

У рівних об’ємах різних газів за однакових умов міститься однакова кількість молекул:, якщо , де - кількість молекул; - тиск, об'єм,

температура відповідно.

Рисунок 1.15 – Закон АвогадроАле оскільки число молекул у реальних зразках речовини дуже велике, то було введено

універсальну кількісну характеристику, що описує чисельний стан речовин.Кількість речовини (або n) – це фізична величина, що визначається числом частинок –

структурних елементів речовини: молекул, атомів, йонів, іонних асоціатів тощо.Одиницею її вимірювання є [моль] – одна з основних одиниць системи CI.Моль – це кількість речовини, що містить стільки ж структурних елементів речовини, скільки

атомів міститься в ізотопі Карбону-12 масою 12·10–3кг.Встановлено, що маса одного атома ізотопу Карбону-12 складає 19,92·10–27кг. Тоді число

атомів N в 12·10-3кг дорівнює

Число, що дорівнює 6,02·1023 моль–1, називається сталою Авогадро.Стала Авогадро позначається NA і вказує на число частинок – структурних елементів

речовині, кількість якої становить 1моль і тому має розмірність моль–1.От же, моль будь-яких структурних елементів – це така кількість речовини, що містить

6,02·1023 частинок. Наприклад, 1моль Н2О складається з 6,02·1023 молекул Н2О і містить 2моль(або 2·6,02·1023) атомів Н і 1моль (або 6,02·1023) атомів О; 1моль SO42– містить 6,02·1023 йонівSO42–, у тому числі 1моль (6,02·1023) атомів S і 4моль (4·6,02·1023) атомів О.

Кількість речовини пов’язана з числом частинок N і сталою Авогадро NA залежністю:

.(1.1)

Маса одного моля речовини називається молярною масою цієї речовини (рис.1.16), вонапозначається через М.

Молярна маса – це фізична величина, що визначається відношенням маси речовини докількості речовини, яка їй відповідає: .

Одиницею вимірювання молярної маси в системі СІ є [кг/моль], але в хімії частішекористуються позасистемною величиною [г/моль], або [г×моль–1].

Рисунок 1.16 – Молярна маса речовини: а) М(атомів) – це маса одного моль (6,02·1023) атомів;б) М(молекул) – це маса одного моль (6,02·1023) молекул

Молярна маса М пов’язана з відносною молекулярною масою Mr і сталою Авогадро NAзалежністю

.(1.2)

Наприклад, відносна молекулярна маса карбон (ІV) оксиду дорівнює

,

а атомна одиниця маси складає 1а.о.м.=1,66×10–24г, тоді молярна маса будеМ(СО2)=44×6,02·1023·1,66·10–24=44г/моль.Тобто молярна маса чисельно дорівнює відносній молекулярній масі, але має зовсім інший

фізичний зміст: Мr характеризує масу однієї молекули, а М – масу одного моля, тобто 6,02·1023молекул.

Закону Авогадро підлягають усі гази незалежно від розмірів їх молекул. Не підлягають йомугази за умов низьких температур та високого тиску, а також речовини в рідкому або твердомустані. Це пояснюється так. Як відомо, об’єм, що займає певна кількість речовини,обумовлюється трьома параметрами: числом складових частинок, відстанями між ними та їхрозмірами. У газах за умов високих температур і низького тиску відстані між молекулами в тисячіразів більші за їх розміри, тому розмірами молекул можна знехтувати. Внаслідок цього об’єм газубуде обумовлюватися вже тільки двома параметрами: числом молекул і відстанями між ними.Але за однакових умов (тиск і температура) відстані між молекулами в різних газах однакові,тому в цьому випадку рівні об’єми різних газів містять одне й те саме число молекул.

За низьких температур та під високим тиском відстані між молекулами в газах зменшуються істають сумірними з розмірами самих молекул, тому об’єм газу залежить також від розмірівмолекул, а гази перестають підлягати закону Авогадро.

Дуже часто буває необхідним знати молярну масу повітря, яка обчислюється як і молярнамаса будь-якої суміші газів з урахуванням об’ємної частки кожного газу:

(1.3)

Об’ємні частки кисню і азоту в повітрі приблизно складають (або 20%), (або 80%). Тодi молярна маса повітря:

Мповітря = ×М(О2) + ×М(N2) = 0,2×32 + 0,8×28 = 29г/моль.I Наслідок закона Авогадро:Один моль будь-якого газа за нормальних умов (н.у.) займає об’єм приблизно 22,4 л (0,0224

м3).Ця величина називається молярним об’ємом, позначається VM і вимірюється у [л/моль] або

[м3/моль] (рис.1.17).Нормальними умовами вважаються:Р=101325Па (~105Па) = 1атм = 760мм рт.ст.,Т=273,15К, або t = 00С.Молярний об’єм – це емпірично встановлена величина на основі співвідношень:

(1.4)де - густина газу, [г/л], або [кг/м3].

Рисунок 1.17 – Молярний oб’єм газів: за н.у. VM = 22,4л/мольМолярний об’єм на відміну від молярної маси не є постійною величиною, а залежить від умов

(Р, Т), тому VM як поняття вживають звичайно для газів за н.у.Молярний об’єм пов’язаний з іншими величинами (об’ємом V, кількістю речовини ν, молярною

масою М, густиною , числом Авогадро NA і кількістю частинок N) співвідношеннями:

(1.5)

II Наслідок закону АвогадроВідношення густини одного газу до густини іншого газу за однакових умов дорівнює

відношенню їх молярних мас М або відносних молекулярних мас Мr.Ця величина називається відносною густиною одного газу за іншим і позначається буквою d

або D:

(1.6)

Звідки

(газу1); (газу1),(1.7)

М(газу1) = d2(1)×M(газу2); M(газу2) = M(газу1)/d2(газу1).(1.8)

Відносна густина d – це величина безрозмірна, вона показує, наскільки один газ важче за інший.

1.3.5. Основні газові закониСтан газу характеризується його об’ємом, тиском і температурою. Між цими величинамиекспериментально були встановлені такі закони:

1. Закон Бойля-Маріотта (ізотермічний) скорочено записується так:при Т = constР1·V1 = Р2·V2, або Р·V = c