Конвенции и кодексы. 1.1. СОЛАС 74 (стр. 6 )

Атомная единица массы – это 1/12 массы атома углерода, масса которого принимается равным 12 а. е.м., и составляет 1,66 · 10–24 г.

Сравнивая массы атомов элементов с одной а. е.м. находят численные значения относительной атомной массы (Ar).

Относительная атомная масса элемента показывает

во сколько раз масса его атома больше 1/12 массы атома углерода.

Например, для кислорода  Ar (О) = 15,9994, а для водорода Ar (H) = 1,0079 

Для молекул простых и сложных веществ определяют относительную молекулярную массу, которая численно равна сумме атомных масс всех атомов, входящих в состав молекулы. Например, молекулярная масса воды Н2О равна:

Mr (Н2О) = 2 · 1,0079 + 1 · 15,9994 = 18,0153.

4.3. Закон Авогадро.

В химии, наряду с единицами массы и объёма, пользуются единицей количества вещества, называемой молем.

МОЛЬ (н) – единица измерения количества вещества,

содержащего столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов)

сколько атомов содержится в 0,012 кг (12 г) изотопа углерода 12С.

Это означает, что 1 моль любого вещества содержит одно и тоже число структурных единиц, равное 6,02 · 1023. Эта величина носит название постоянной Авогадро (обозначение NA, размерность 1/моль).

Итальянский ученый Амадео Авогадро в 1811 году выдвинул гипотезу, которая в дальнейшем была подтверждена опытными данными и получила впоследствии название ЗАКОН АВОГАДРО. Он обратил внимание на то, что все газы одинаково сжимаются (закон Бойля-Мариотта) и обладают  одинаковыми коэффициентами термального расширения (закон Гей-Люссака), и высказал мысль, что:

В равных объёмах различных газов, находящихся при одинаковых условиях, содержится одинаковое число молекул.

При одинаковых условиях (обычно говорят о нормальных условиях – давление 1013 миллибар и температура ±0°С) расстояние между молекулами у всех газов одинаково, а объём молекул ничтожно мал.

Учитывая все вышесказанное, можно сделать предположение, что:

Если в равных объёмах газов, при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул, то и массы, в которых содержится одинаковое число молекул, должны иметь одинаковые объёмы.

Другими словами:

При одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает одинаковый объём.

При нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объём,

равный 22,4 литра. Этот объём называется молярным объёмом газа

(размерность л/моль или мі/моль).

При нормальных условиях р 1013 миллибар и t =  ±0 °C составляет  22,4135 ± 0,0006 л/моль. При стандартных условиях ( t=+15 ° С и  р = 1013 мбар)  1 моль газа занимает объём 23,6451 литра, При t=+20 ° С и р = 1013 мбар 1 моль занимает объём 24,214 литра.

Зная  химическую формулу того или иного газа, можно решить некоторые практические задачи, возникающие при транспортировке опасных грузов.

Органическая химия – это наука, изучающая соединения углерода.

Углеводороды – простейшие по составу органические соединения,

в которых содержатся атомы лишь двух элементов – углерода и водорода.

       

4.4. Классификация  химических грузов.

В общем объёме  перевозок химических грузов простейшие углеводороды (молекулы которых состоят Только из атомов углерода и водорода) занимают незначительную часть. Большую часть в мировых перевозках химии морем  приходится на  сложные органические  и неорганические  соединения.

Химический рынок  весьма разнообразен, и перечень химических  грузов, перевозимых морем, огромен. Все химические грузы можно условно разделить на несколько групп:

Синтетические и натуральные масла и смазки, Простейшие углеводороды  и нефтепродукты, Сложные органические вещества Неорганические вещества Радиоактивные вещества

Такое деление  весьма условно и даёт лишь общее представление  о многообразии химических грузов. На практике же требуется более подробная классификация, которая дает возможность определить основные свойства грузов, их опасности и химическую активность.

В состав молекул органических веществ, помимо углерода и водорода, могут входить и другие элементы, такие как кислород, азот, фтор, хлор и т. д.. Дополнительные элементы, входящие в состав молекул органических соединений, позволяют  разделить  все органические вещества на  следующие группы:

Простейшие углеводороды, Кислородосодержащие углеводороды, Хлорсодержащие углеводороды, Азотосодержащие углеводороды, Водные растворы, Соединения, содержащие  металлы, Пищевые продукты.

Нефть, природный газ и каменный уголь являются основными природными источниками углеводородов. Переработка нефти и природного газа позволяет  получить практически весь спектр углеводородов, который используется в современной промышленности. 

Однако  даже такая классификация не дает полного представления о составе и свойствах  груза. Поэтому каждая из вышеперечисленных групп делится на химические семейства, то есть грузы  группируются  в зависимости от  состава молекул и основных химических свойств.

4.5. Агрегатные состояния вещества.

Любое вещество может существовать  в 3-х различных формах. Форма, в котором то или иное вещество находится  при определенном соотношении температуры и давления, называется агрегатным состоянием вещества.

Твердая или кристаллическая фаза  - в таком состоянии  межмолекулярные или же межатомные  связи очень сильны. Молекулы расположены близко друг к другу и находятся более или менее в фиксированном положении относительно друг друга, т. е. образуют кристаллическую структуру. Ввиду того, что  движение молекул в таком веществе ничтожно, твердое тело сохраняет свою форму и объём. Некоторые  твердые вещества не имеют кристаллической структуры ( органические вещества) и называются аморфными, такие как стекло, резина, воск, парафин, пластики и пр. Некоторые твердые вещества обладают способностью поглощать из атмосферы пары воды, такие вещества называются гигроскопичными, например поваренная соль, селикагель. Жидкая фаза -  силы взаимодействия молекул в веществе, находящимся в жидком состоянии, несколько слабее, нежели в веществе  твердом. Расстояние между молекулами также несколько больше. Такие условия взаимодействия молекул позволяют им свободно перемещаться друг относительно друга, сохраняя при этом  постоянное расстояние между собой. Такое свободное перемещение молекул не позволяет веществу, находящемуся в жидком состоянии сохранять свою форму, поэтому жидкость, сохраняя свой объём всегда принимает форму сосуда, в который она помещена. Газообразная фаза – в таком состоянии межмолекулярные связи практически отсутствуют. Молекулы могут перемещаться  в любом направлении и на любое расстояние друг от друга. Поэтому газ всегда занимает весь объём полностью. В газообразном состоянии вещество не имеет ни формы ни объёма.

4.6. Смена агрегатных состояний вещества.

В зависимости от соотношения температуры и давления, при которых находится вещество, оно может менять свою форму существования и переходить из одного состояния в другое и наоборот – менять агрегатное состояние.

4.7. Плавление  и сублимация

Если  к веществу, находящемуся в твердом состоянии подвести достаточное количество теплоты, то при достижении определенной температуры твердое вещество  начнет плавиться и переходить в жидкое состояние. На протяжении всего процесса плавления ( пока все вещество не перейдет в жидкую фазу)  температура вещества останется постоянной, поскольку вся подводимая теплота будет затрачиваться не на  нагрев вещества, а на  увеличение кинетической энергии молекул и ослабление межмолекулярных связей

Температура, при которой происходит переход вещества из твердого состояния в жидкое называется температурой плавления (Melting Point)

Процесс, обратный  плавлению, то есть  процесс, когда жидкость переходит в твердое состояние, называется кристаллизацией  или отвердением (Solidifying).

Для чистых  веществ температура плавления обычно равна температуре застывания. Смеси веществ имеют температурный диапазон плавления и застывания.

Некоторые вещества не имеют температуры плавления при атмосферном давлении и переходят из твердого состояния напрямую в газообразное. Такой процесс называется  возгонкой или сублимацией вещества ( йод).

4.8. Жидкая фаза вещества.

Жидкость представляет собой  компактное, связанное силами взаимного притяжения,  образование, которое может менять форму. Как в жидком, так и в газообразном виде вещество не имеет постоянной формы. Форма жидкости определяется формой сосуда, в котором она находится, воздействием внешних сил и сил поверхностного натяжения.

Молекулы в жидкости связаны силами взаимного притяжения, однако они не находятся в неподвижном состоянии ( в отличие от твердых веществ) и могут  перемещаться  относительно друг друга и, следовательно, перемещаться по всему объёму жидкости. Такое движение молекул усиливается по мере возрастания температуры жидкости. Потенциальная энергия  взаимного притяжения молекул и кинетическая энергия их  теплового движения взаимно уравновешиваются. Большая свобода движения молекул в жидкости приводит к большей скорости диффузии в жидкостях по сравнению с твердыми телами, обеспечивает возможность растворения  твердых веществ в жидкостях.

4.9. Силы поверхностного натяжения.

С силами  притяжения между молекулами и их подвижностью относительно друг друга связано проявление сил поверхностного натяжения. Внутри жидкость силы притяжения, действующие на одну молекулу со стороны соседних с ней молекул, взаимно компенсируются. Любая молекула, находящаяся у поверхности жидкости, взаимно притягивается  молекулами, находящимися внутри жидкости. Под  воздействием этих сил молекулы с поверхности жидкости уходят внутрь жидкости и их число уменьшается  до тех пор,  пока  свободная поверхность жидкости не достигнет минимального  в данных условиях значения ( площади).