Химия (стр. 1 )

ХИМИЯ

Конспект лекций

для студентов I курса медицинского факультета специальности «Стоматология»

Часть 1

Общая химия

Москва

Издательство Российского университета дружбы народов

2011

У т в е р ж д е н о

РИС Ученого совета

Российского университета дружбы народов

В

Химия. Конспект лекций для студентов I курса медицинского факультета специальности «Стоматология». Часть 1. Общая химия. М.: Изд-во РУДН, 2011. – 112 с.

Настоящее учебное пособие представляет собой первую часть конспекта лекций, читаемых автором для студентов медицинского факультета специальности «Стоматология». Составлено в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом и программой курса «Химия». Содержит теоретический материал лекций, лабораторных и практических занятий, включает примеры типовых задач и их решение. Предназначено для работы студентов I курса медицинского факультета специальности «Стоматология» при подготовке к лабораторным занятиям и к экзамену по курсу «Химия».

Подготовлено на кафедре общей химии.

©

© Издательство Российского университета

дружбы народов, 2011

ВВЕДЕНИЕ

Современная химия является одной из естественных наук и представляет собой систему отдельных научных дисциплин: общей и неорганической химии, аналитической химии, органической химии, физической и коллоидной химии, геохимии, радиохимии, космохимии и др.

Химия – это наука, изучающая процессы превращения веществ, сопровождающиеся изменением состава и структуры, а также взаимные переходы между этими процессами и другими формами движения материи.

Основные понятия химии

Объектами изучения химии являются вещества и их мельчайшие частицы – молекулы и атомы.

Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

Атом – наименьшая частица химического элемента, обладающая его химическими свойствами. Атомы – составные части молекул.

Химический элемент – вид атомов, характеризующийся определенной совокупностью свойств. При соединении друг с другом атомов одного и того же элемента образуются простые вещества, сочетание атомов различных элементов дает сложные вещества.

Моль – это единица измерения количества вещества, содержащая столько молекул, атомов или других структурных единиц, сколько их содержится в 12 г изотопа углерода 12С.

Число структурных единиц, содержащееся в 1 моль вещества, называется числом Авогадро (NA): NA = 6,02×1023 моль-1.

Масса 1 моль вещества, выраженная в граммах, называется молярной массой вещества (М, г/моль).

Количество вещества n = m / M = N / NA (моль).

Основные законы химии

1. Закон сохранения массы веществ. Масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в процессе реакции. Закон впервые сформулирован в 1748 г ( в 1789 г независимо от Ломоносова установлен французским химиком А. Лавуазье) и экспериментально подтвержден в 1756 г.

2. Закон постоянства состава веществ. Соотношения между массами элементов, входящих в состав данного соединения, постоянны и не зависят от способа получения этого соединения. Закон сформулирован английским ученым Дж. Дальтоном в 1803 г и справедлив только для веществ с молекулярными кристаллическими решетками.

3. Закон кратных отношений. Если два элемента образуют между собой несколько различных соединений, то массы одного элемента, приходящиеся на одну и ту же массу другого элемента, относятся между собой как небольшие целые числа. Закон сформулирован Дж. Дальтоном в 1803 г и связан с существованием переменных валентностей химических элементов.

4. Закон эквивалентов. Вещества реагируют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам:

n1 = n2 (n – число эквивалентов).

Эквивалент – такое количество вещества, которое соединяется с 1 моль атомов водорода или замещает его эквивалентное количество в химических реакциях (количество вещества, соответствующее единице его валентности).

Молярная масса эквивалента (МЭ) – масса эквивалента вещества, выраженная в граммах:

МЭ = f×M (f – фактор эквивалентности).

Вычисление фактора эквивалентности:

1.  Для простых веществ и элементов в соединении

f = 1 / В (В – валентность элемента).

2.  Для кислот и оснований f = 1 / m (m – основность кислоты или кислотность основания).

3.  Для оксидов и солей f = 1 / n×В (n – число атомов металла в соединении или элемента в оксиде; В – его валентность).

Число эквивалентов: n = m / МЭ (для любого вещества); n = V / VЭ (для газообразного вещества), VЭ – эквивалентный объем газа (объем, занимаемый одним эквивалентом газа). Например, при нормальных условиях эквивалентный объем водорода (МЭ = 1 г/моль) составляет 11,2 л, а эквивалентный объем кислорода (МЭ = 8 г/моль) – 5,6 л.

КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Основные классы

ОКСИДЫ

Оксиды – это сложные бинарные вещества, содержащие атомы кислорода в степени окисления –2.

ОКСИДЫ
Солеобразующие	Несолеобразующие (безразличные)
Основные	Амфотерные	Кислотные
Оксиды металлов в низших сте-пенях окис-ления (с. о.)+1 и +2: Na2O, FeO, MgO	Некоторые оксиды ме-таллов в с. о. +2, +3 и +4: BeO, ZnO, PbO, SnO, Al2O3, Cr2O3	Оксиды неметаллов в с. о. +3 и выше, а также оксиды металлов в с. о. +4 и выше: В2О3, СО2, P2O5, PbO2, CrO3	Оксиды неметаллов в степенях окисления +1 и +2: СО, SiO, N2O, NO

Увеличение степени окисления неметалла приводит к изменению свойств его оксида от несолеобразующего к кислотному:

N2O	NO	N2O3	NO2	N2O5
Несолеобразующие оксиды	Кислотные оксиды

Увеличение степени окисления металла приводит к изменению свойств его оксида от основного к амфотерному и дальше – к кислотному:

MnO	Mn2O3	MnO2	MnO3	Mn2O7
Основные оксиды	Амфотерный оксид	Кислотные оксиды

Химические свойства оксидов:

1.  Основные и кислотные оксиды растворяются в воде в том случае, если в результате реакции образуются растворимые в воде основания и кислоты:

Na2O + H2O = 2NaOH	C водой взаимодействуют оксиды щелочных и щелочноземельных металлов
CaO + H2O = Ca(OH)2
FeO + H2O ¹
SO3 + H2O = H2SO4	C водой взаимодействуют кислотные оксиды, которым соответствуют растворимые кислоты
P2O5 + H2O (хол.) = 2НРО3
P2O5 + 3H2O (гор.) = 2Н3РО4
2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
СrO3 + H2O = H2CrO4
SiO2 + H2O ¹

2.  Основные и кислотные оксиды взаимодействуют между собой:

Na2O + СО2 = Na2СО3	Если кислотный оксид газообразный, реакция идет при комнатной температуре
CaO + SO2 = CaSO3
Na2O + SiO2 Na2SiO3	Если кислотный оксид твердый, реакция идет при нагревании (сплавлении)
FeO + PbO2 FePbO3

3.  Амфотерные оксиды взаимодействуют как с основными, так и с кислотными оксидами:

ZnO + Na2O Na2ZnO2	Al2O3 + K2O 2KAlO2
	ZnO + CO2 = ZnCO3	Al2O3+3SiO2Al2(SiO3)3

Реакции оксидов между собой в стехиометрическом соотношении возможны только в том случае, если их свойства значительно различаются.