Основные понятия химии (стр. 1 )

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

им. »

Бийский технологический институт (филиал)

,

Основные понятия химии

Методические рекомендации к лабораторный работам по дисциплине «Химия» для студентов специальностей 151001, 160302, 190603, 080401, 170104, 230201, 080401, 080502, 260204, 240901, 240701, 240702, 240706, 260601, 200106 всех форм обучения

Бийск

Издательство Алтайского государственного технического

университета им.

2008

УДК 546 (075.5)

Макрушина, понятия химии: методические рекомендации к лабораторным работам по дисциплине «Химия» / , − Алт. гос. техн. ун-т БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2008. – 60 с.

Методические рекомендации содержат сведения по основным понятиям химии, номенклатуре и химическим свойствам классов неорганических соединений, а также описание методики и правил проведения лабораторных работ по химии.

Разработано в соответствии с Государственными образовательными стандартами ВПО для направлений подготовки 151001, 160302, 190603,170104, 080401, 080502, 230201, 260601 на основе рабочих программы дисциплины «Химия».

Рецензенты: зав. кафедрой ХТОСА, профессор, кандидат химических наук .

Работа подготовлена на кафедре общей химии и экспертизы товаров

УДК 546 (075.5)

Рассмотрены и одобрены на заседании

кафедры общей химии и экспертизы товаров.

Протокол № 70- / от 2008 г.

© , , 2008 © БТИ АлтГТУ, 2008

Содержание

Введение	3
1.1 Теоретическая часть	5
1.1 Наука химия	5
1.2 Классификация неорганических веществ	10
2 Экспериментальная часть	34
2.1 Оксиды	34
2.2 Основания и кислоты	37
2.3 Соли	41
3 Примерный перечень контрольных вопросов для допуска к лабораторной работе	44
4 Примерный перечень контрольных вопросов для защиты лабораторной работы	44
5 Общие методические рекомендации по подготовке к выполнению и защите работы	45
6 Техника безопасности в химических лабораториях	47
Литература	59

ВВЕДЕНИЕ

Давно уже замечено – химики-профессионалы отличаются широтой своих взглядов и открытым отношением ко всему происходящему вокруг. Это легко объяснить тем, что все наше современное материальное окружение – продукция промышленного химического синтеза. На сегодняшний день известно почти 20 млн. органических и около миллиона неорганических веществ. Но главная причина не только в «химии вокруг нас».

Химию можно «ненаучно» определить как то, чем занимаются люди, называющие себя химиками. Мышление у химиков – это причудливая смесь самых абстрактных и совсем наглядных представлений. Химики знают о тонких квантово-механических закономерностях, определяющих свойства молекул, которые, в свою очередь, ответственны за все многообразие окружающего нас мира. Эта взаимосвязь микро - и макромира остается скрытой от ученых других специальностей. Кроме того, никто не сделал так много для улучшения условий жизни людей, как химики, но их заслуги в должной мере не оценены.

Химия является не только общетехнической, но и общеобразовательной наукой. Поэтому инженер любой специальности должен обладать достаточными знаниями в области химии.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Наука химия

Традиционное определение: химия – это наука о веществах, их свойствах, превращениях веществ и явлениях, сопровождающих эти превращения.

Современное определение химии вышло за рамки традиционного определения в связи с расширением задач и методов исследования, применяемых в науке: химия – система представлений, методов, знаний и теоретических концепций, направленных на изучение атомно-молекулярных систем. При этом основным средством описания, интерпретации, прогноза и использования атомно-молекулярных систем является структура.

Перед современной химией стоят три главные задачи:

во-первых, основополагающим направлением развития химии является исследование строения вещества, развитие теории строения и свойств молекул и материалов;

во-вторых, − осуществление направленного синтеза новых веществ с заданными свойствами;

в-третьих, анализ состава вещества.

Каждая наука оперирует определенным набором терминов и понятий. Здесь вполне приложимо высказывание Рене Декарта (лат. Renatus Cartesius, 1596-1650): «Определите значение слов, и вы избавите человечество от половины его заблуждений». Рассмотрим основные понятия науки «Химия».

Весь окружающий нас многообразный мир – это материя. Материя проявляется в трех формах: вещества, поля и информации. Согласно химической энциклопедии: вещество – вид материи, которая обладает массой покоя. Вещество состоит из элементарных частиц: электронов, протонов, нейтронов, мезонов и др. Химия изучает главным образом вещество, организованное в атомы, молекулы, ионы и радикалы.

Атом − система взаимодействующих элементарных частиц, состоящая из ядра и электронов. Тип атома определяется составом его ядра. Атом является наименьшей частицей химического элемента, неделимой химическим путем, сохраняющей все его свойства, определенные зарядом ядра и электронной оболочкой (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 − Атом

Атомное ядро − центральная часть атома, состоящая из Z протонов (положительные элементарные частицы) и N нейтронов (нейтральные элементарные частицы), в которой сосредоточена основная масса атома.

Заряд ядра положительный, по величине равен количеству протонов в ядре или электронов (отрицательные элементарные частицы) в нейтральном атоме и совпадает с порядковым номером элемента в периодической системе. Сумма протонов и нейтронов атомного ядра называется массовым числом:

, (1.1)

где Z – число протонов;

N – число нейтронов.

Химический элемент – разновидность атомов, имеющих одинаковый заряд (одинаковое число протонов). Каждому химическому элементу соответствует совокупность определенных атомов.

Элемент обозначается установленным одно - или двухбуквенным символом. Левые индексы указывают массовое число A (верхний) и число протонов Z (нижний):. Например: .

Молекула – наименьшая частица вещества, образованная из двух или большего числа атомов, делимая химическим путем и способная к самостоятельному существованию (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Молекула

Ионы – одноатомные или многоатомные частицы, несущие электрический заряд. Положительные ионы называются катионами ( катион натрия), отрицательные – анионами ( анион хлора). В свободном состоянии существуют в газовой форме (в плазме).

Радикалы – частицы, образующиеся при разрыве химической связи и (или) содержащие нескомпенсированную валентность:

.

Валентность (от лат. valentia – сила) – способность атомов присоединять или замещать определенное число других атомов или атомных групп с образованием химической связи.

Мерой валентности считают число атомов водорода или кислорода, присоединенных к элементу (ЭHn, ЭOm), при условии, что водород одно - , а кислород двухвалентен.

Есть элементы, которые имеют постоянную валентность:

− одновалентны (I): H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, F;

− двухвалентны (II): O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd;

− трехвалентны (III): B, Al.

Это нужно знать наизусть.

Можно определять валентность по таблице . Все элементы в таблице разделены на подгруппы: главные А и побочные Б. Активные металлы занимают только три первые группы. Металлы, которые стоят в первой А группе, имеют валентность I. Металлы, которые стоят во второй Б группе, имеют валентность II. Есть металлы с переменной валентностью, тогда ее указывают в скобках, например, оксид железа (III). Это говорит о том, что железо − трехвалентно в данном соединении с кислородом. Неметаллы имеют две валентности и более (тогда она указывается в скобках): низшую − вычисляют по формуле (8 минус № группы, в которой находится элемент); высшую − равную номеру группы, в которой находится этот элемент. Номер группы указан вверху таблицы.

Составление химических формул по валентности:

а) написать рядом знаки химических элементов, которые входят в состав соединения, например: К О

б) над знаками химических элементов проставить их валентность:

I II

K O;

в) Определить наименьшее общее кратное чисел, выражающих валентность обоих элементов

2

I II

K O;

г) делением наименьшего общего кратного на валентность каждого химического элемента находят индексы / индекс 1 не пишут/