La introducción de un método de investigación cuantitativa y el establecimiento de la ley de conservación de la masa fueron de gran importancia para el desarrollo posterior de la química. Pero la química recibió una base científica sólida sólo después del establecimiento de la enseñanza atómico-molecular.

El surgimiento de la ciencia atómico-molecular.

Se esbozaron por primera vez los fundamentos de la ciencia atómico-molecular. MV Lomonosov en 1741 año en uno de sus primeros trabajos: "Elementos de química matemática", en el que formuló las disposiciones más importantes de la teoría corpuscular de la estructura.

Según las ideas de Lomonósov, todo está formado por pequeñas partículas “insensibles”, físicamente indivisibles y capaces de cohesión mutua. Las propiedades de las sustancias y, sobre todo, su estado de agregación están determinadas por las propiedades de estas partículas; la diferencia en las propiedades de las sustancias depende únicamente de la diferencia en las partículas mismas o de la forma en que están interconectadas.

Distinguió dos tipos de tales partículas: las más pequeñas, "elementos", correspondientes a los átomos en la comprensión moderna de este término, y las más grandes. "corpúsculos", que ahora llamamos moléculas. Según su definición, “Un elemento es una parte de un cuerpo que no consta de otros cuerpos más pequeños o diferentes. Un corpúsculo es un conjunto de elementos que forman una pequeña masa”.

Cada corpúsculo tiene la misma composición que la sustancia total. Las sustancias químicamente diferentes también tienen corpúsculos de diferente composición. “Los corpúsculos son homogéneos si están formados por el mismo número de los mismos elementos, conectados de la misma manera” y “los corpúsculos son heterogéneos cuando sus elementos son diferentes y están conectados de diferentes maneras o en diferente número”.

De las definiciones anteriores queda claro que la razón de la diferencia de sustancias se consideró no solo la diferencia en la composición de los corpúsculos, sino también la diferente disposición de los elementos en el corpúsculo.

Al explicar sus puntos de vista sobre las partículas "insensibles", destacó especialmente que cada corpúsculo tiene ciertas dimensiones finitas, aunque muy pequeñas, por lo que no se puede ver, y tiene una determinada masa. Como todos los cuerpos físicos, los corpúsculos pueden moverse según las leyes de la mecánica; Sin movimiento, los corpúsculos no pueden chocar entre sí, repelerse o actuar entre sí y cambiar. En particular, el movimiento de los corpúsculos explica fenómenos como el calentamiento y el enfriamiento de los cuerpos.

Dado que todos los cambios en las sustancias son causados ​​por el movimiento de los corpúsculos, las transformaciones químicas deben estudiarse no sólo con los métodos de la química, sino también con los métodos de la física y las matemáticas.

Las suposiciones de Lomonosov en ese momento no pudieron verificarse experimentalmente debido a la falta de datos precisos sobre la composición cuantitativa de diversas sustancias complejas. Por lo tanto, las principales disposiciones de la teoría corpuscular sólo pudieron confirmarse después de que la química hubiera recorrido un largo camino de desarrollo, acumulado una gran cantidad de material experimental y dominado nuevos métodos de investigación.

Tema de la conferencia: CONCEPTOS BÁSICOS Y LEYES DE LA QUÍMICA.

Plan:

CONCEPTOS BÁSICOS DE QUÍMICA. ENSEÑANZA ATÓMICO-MOLECULAR

LEYES BÁSICAS DE LA QUÍMICA

LEYES BÁSICAS DE LOS GASES

EQUIVALENTE QUÍMICO. LEY DE RELACIONES EQUIVALENTES

REACCIONES QUÍMICAS. CLASIFICACIÓN DE REACCIONES QUÍMICAS

EL LUGAR DE LA QUÍMICA ENTRE OTRAS CIENCIAS

La química se refiere a las ciencias naturales que estudian el mundo material que nos rodea, sus fenómenos y leyes.

La ley básica de la naturaleza es la ley de la eternidad de la materia y su movimiento. Las distintas formas de movimiento de la materia son estudiadas por ciencias distintas. El lugar de la química, que se ocupa principalmente del nivel molecular (y atómico) de organización de la materia, se encuentra entre la física de partículas (nivel subatómico) y la biología (nivel supramolecular).

Química- la ciencia de las sustancias, su composición, estructura, propiedades y transformaciones asociadas a cambios en la composición, estructura y propiedades de las partículas que las forman.

El gran científico ruso M.V. Lomonosov dijo: “La química extiende sus manos ampliamente hacia los asuntos humanos”. De hecho, prácticamente no existe ninguna disciplina técnica que pueda funcionar sin conocimientos de química. Incluso ciencias tan modernas y aparentemente distantes como la electrónica y la informática han recibido hoy un nuevo impulso en su desarrollo al concluir una "alianza" con la química (registro de información a nivel molecular, desarrollo de biocomputadoras, etc.). ¿Qué podemos decir entonces de las disciplinas fundamentales: física, biología, etc., en las que desde hace mucho tiempo existen secciones independientes que lindan con la química (física química, bioquímica, geoquímica, etc.)?

CONCEPTOS BÁSICOS DE QUÍMICA.

ENSEÑANZA ATÓMICO-MOLECULAR

La idea de los átomos como elementos estructurales del mundo material se originó en la antigua Grecia (Leucipo, Demócrito, siglos I-III a.C.). Pero sólo a finales del siglo XVIII y principios del XIX. Se creó la ciencia atómico-molecular. La contribución más importante a la generalización del material acumulado la hizo M. V. Lomonosov.

La enseñanza atómico-molecular incluye las siguientes disposiciones básicas:

1. Todas las sustancias no son sólidas, sino que están formadas por partículas (moléculas, átomos, iones).

2. Las moléculas están formadas por átomos (elementos).

3. Las diferencias entre sustancias están determinadas por las diferencias en las partículas que las forman, que se diferencian entre sí en composición, estructura y propiedades.

4. Todas las partículas están en constante movimiento, cuya velocidad aumenta cuando se calienta.

Átomo- la partícula más pequeña de un elemento químico que es portadora de sus propiedades. Se trata de un microsistema eléctricamente neutro cuyo comportamiento obedece a las leyes de la mecánica cuántica.

Elemento químico- un tipo de átomos que tienen la misma carga nuclear positiva y se caracterizan por un cierto conjunto de propiedades.

Isótopos- átomos de un mismo elemento que difieren en masa (el número de neutrones en el núcleo).

Cualquier elemento químico en la naturaleza está representado por una determinada composición isotópica, por lo que su masa se calcula como un determinado valor medio a partir de las masas de isótopos, teniendo en cuenta su contenido en la naturaleza.

Molécula- la partícula más pequeña de una sustancia que es portadora de sus propiedades y es capaz de existir de forma independiente.

Sustancia simple- una sustancia cuyas moléculas están formadas únicamente por átomos de un elemento.

Alotropía- la capacidad de un elemento para formar sustancias simples que tienen diferente composición, estructura y propiedades.

Se definen variedades de modificaciones alotrópicas:

Un número diferente de átomos de un elemento en la molécula de una sustancia simple, por ejemplo, oxígeno (O 2) y ozono (O 3).

Diferencias en la estructura de la red cristalina de una sustancia simple, por ejemplo, un compuesto de carbono: grafito (red plana o bidimensional) y diamante (red volumétrica o tridimensional).

Sustancia compleja- una sustancia cuyas moléculas están formadas por átomos de diferentes elementos.

Las sustancias complejas que constan de solo dos elementos se denominan binarias, por ejemplo:

Ø óxidos: CO, CO 2, CaO, Na 2 O, FeO, Fe 2 O 3;

Ø sulfuros: ZnS, Na 2 S, CS 2;

Ø hidruros: CaH 2, LiH, NaH;

Ø nitruros: Li 3 N, Ca 3 N 2, AlN;

Ø fosfuros: Li 3 P, Mg 3 P 2, AlP;

Ø carburos: Be 2 C, Al 4 C 3, Ag 2 C 2;

Ø siliciuros: Ca 2 Si, Na 4 Si.

Los compuestos complejos que constan de más de dos elementos pertenecen a las principales clases de compuestos inorgánicos. Se trata de hidróxidos (ácidos y bases) y sales, incluidos compuestos complejos.

Los átomos y las moléculas tienen masa absoluta, por ejemplo, la masa de un átomo de C 12 es 2,10 -26 kg.

Es inconveniente utilizar tales cantidades en la práctica, razón por la cual en química se adopta la escala de masa relativa.

Unidad de masa atómica(a.u.m.) es igual a 1/12 de la masa del isótopo C 12.

Masa atómica relativa (A r- cantidad adimensional) es igual a la relación entre la masa promedio de un átomo y a. comer.

Peso molecular relativo (Señor- cantidad adimensional) es igual a la relación entre la masa promedio de una molécula y a. comer.

Lunar(ν - “desnudo” o norte) - la cantidad de una sustancia que contiene la misma cantidad de unidades estructurales (átomos, moléculas o iones) que átomos en 12 g del isótopo C 12.

El número de Avogadro- el número de partículas (átomos, moléculas, iones, etc.) contenidas en 1 mol de cualquier sustancia.

NA = 6,02·10 23.

En las tablas del apéndice se dan valores más precisos de algunas constantes fundamentales.

Masa molar de la sustancia (M) es la masa de 1 mol de una sustancia. Se calcula como la relación entre la masa de una sustancia y su cantidad:

La masa molar es numéricamente igual. a r(para átomos) o Señor(para moléculas).

A partir de la ecuación 1, puedes determinar la cantidad de una sustancia si se conocen su masa y su masa molar:

(2)

Volumen molar (V m para gases) es el volumen de un mol de una sustancia. Se calcula como la relación entre el volumen de gas y su cantidad:

(3)

Volumen de 1 mol de cualquier gas en condiciones normales. (P = 1 atmósfera = 760 mm. Hg Arte. = 101,3 kPa; T = 273TS = 0°C) es igual a 22,4 l.

(4)

La densidad de una sustancia es igual a la relación entre su masa y su volumen.

(5)

1.La química como materia de las ciencias naturales. estudios de quimica aquella forma de movimiento de la materia en la que se produce la interacción de los átomos con la formación de nuevas sustancias específicas. Química-la ciencia de la composición, estructura y propiedades de las sustancias, de sus transformaciones o de los fenómenos que acompañan a estas transformaciones. La química moderna incluye: general, orgánica, coloidal, analítica, física, geológica, bioquímica, química de materiales de construcción. Materia de quimica- elementos químicos y sus compuestos, así como las leyes que gobiernan diversas reacciones químicas. conecta las ciencias físico-matemáticas y biológico-sociales.

2.Clase de compuestos inorgánicos. Propiedades químicas básicas de ácidos, bases, sales. Según las propiedades de los compuestos inorgánicos. se dividen en trazas. Clases: óxidos, bases, ácidos, sales. Óxidos- una combinación de elementos con oxígeno, en la que este último es un elemento más electronegativo, es decir, presenta un estado de oxidación de -2. y solo el elemento O2 está conectado. La fórmula general es CxOy. Hay:ácido e-capaz de formar sales con óxidos básicos y bases (SO3+Na2O=Na2SO4; So3+2NaOH=Na2SO4=H2O), principal- capaz de formar sales con óxidos ácidos y ácidos (CaO+CO2=CaCO3; CaO+2HCl=CaCl2+H2O ), anfótero(para ti y lo básico) y con esto y con aquello (ZnO, BeO, Cr2O3, SnO, PbO, MnO2). y no formador de sales(CO,NO,N2O) Terrenos - sustancias durante cuya disociación electrolítica el anión puede sólo el grupo hidroxilo OH. La acidez de una base es el número de iones OH que se forman durante la disociación del hidróxido. Los hidróxidos son sustancias que contienen el grupo OH, que se obtienen combinando óxidos con agua. 3 tipos: básico(bases)ácido(ácidos que contienen oxígeno) yanfótero(anfolitos - exhiben propiedades básicas y ácidas Cr(OH)3,Zn(OH)2,Be(OH)2,Al(OH)3) Ácidos-sustancias durante la disociación electrolítica cat. Catión m.b. solo + ion cargado H. Hay: sin oxígeno, que contienen oxígeno. El número H es la basicidad del ácido. Formas meta y orto de moléculas de agua. Sales-sustancias, durante cuya disociación electrolítica el catión puede ser un ion amonio (NH4) o un ion metálico, y el anión puede ser cualquier residuo ácido Hay: mediano(sustitución completa. Consta de un residuo ácido y un ion metálico), agrio e (sustitución incompleta. presencia de H no sustituido en la composición), básico (sustitución incompleta. presencia de OH no sustituido) Según la composición, las sustancias inorgánicas se dividen en binario– compuesto por sólo dos elementos, y multielemento– compuesto por varios elementos.

3. Disposiciones básicas de la enseñanza atómico-molecular.

1. Todas las sustancias están formadas por moléculas (corpúsculos); durante los fenómenos físicos, las moléculas se conservan, pero durante los fenómenos químicos se destruyen.

2. Las moléculas están formadas por átomos (elementos); durante las reacciones químicas, los átomos se conservan.

3. Los átomos de cada tipo (elemento) son idénticos entre sí, pero se diferencian de los átomos de cualquier otro tipo.

4. Cuando los átomos interactúan, se forman moléculas: homonucleares (cuando interactúan átomos de un elemento) o heteronucleares (cuando interactúan átomos de diferentes elementos).

5. Las reacciones químicas implican la formación de nuevas sustancias a partir de los mismos átomos que forman las sustancias originales + 6. moléculas. y los átomos están en continuo movimiento, y el calor consiste en el movimiento interno de estas partículas

. Átomo- la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades químicas. Los átomos difieren en cargas nucleares, masa y tamaño.

Elemento químico- tipo de átomos con la misma posición. Depósito. Las propiedades físicas características de una sustancia simple no pueden atribuirse a un elemento químico. Sustancias simples- Son sustancias formadas por átomos de un mismo elemento químico. 4.Leyes básicas de la química (ley de conservación, constancia de composición, proporciones múltiples, ley de Avagadro) Ley de Conservación: La masa de sustancias que reaccionan es igual a la masa de sustancias formadas como resultado de la reacción. Ley de constancia de la composición : (cualquier compuesto químico tiene la misma composición cuantitativa, independientemente del método de preparación) Las relaciones entre las masas de los elementos incluidos en la composición de un compuesto determinado son constantes y no dependen del método de obtención de este compuesto.

Ley de múltiplos : Si dos elementos forman varios compuestos químicos entre sí, entonces las masas de uno de los elementos en estos compuestos por la misma masa del otro se relacionan entre sí como números enteros pequeños.

La ley de Avogadro. Volúmenes iguales de cualquier gas tomado a la misma temperatura y la misma presión contienen el mismo número de moléculas.

5. Ley de Equivalentes . Sustancia equivalente- esta es la cantidad de sustancia que interactúa con 1 mol de un átomo de hidrógeno o desplaza la misma cantidad de átomos de H en una sustancia química. Reacciones. Ve (L/Mol) es el volumen equivalente de una sustancia, es decir, el volumen de un equivalente de una sustancia en estado gaseoso LEY: Todas las sustancias reaccionan en reacciones químicas y se forman en cantidades equivalentes. La relación de masas, volúmenes equivalentes de sustancias que reaccionan o se forman es directamente proporcional a la relación de sus masas (volúmenes) o E (simple) = A (masa atómica) / B (valencia del elemento) E (ácidos) = M ( masa molar) / básico (ácido base) E(Hidróxido)=M/Ácido)Acidez del hidróxido) E(óxidos de sal) = M/a (número de átomos de un elemento en la muestra. Óxido (sales) * en (valencia de este elemento o metal)

6. Estructura de los átomos. Centro. Reacciones nucleares. Tipos de radiación. Modelo de Rutherford: 1.casi toda la masa se concentra en el núcleo 2.+ están compensadas – 3.la carga es igual al número del grupo. El más simple es el hidrógeno H. El concepto moderno de química. Un elemento es un tipo de átomo con la misma posición. Según la carga nuclear, un átomo consta de un núcleo cargado positivamente y una capa de electrones. La capa de electrones está formada por electrones. El número de electrones es igual al número de protones, por lo tanto la carga del átomo en su conjunto es 0. El número de protones, la carga del núcleo y el número de electrones son numéricamente iguales al número atómico del elemento químico. . Casi toda la masa de un átomo se concentra en el núcleo. Los electrones se mueven alrededor del núcleo de un átomo, no de forma aleatoria, sino dependiendo de la energía que tienen, formando la llamada capa de electrones. Cada capa electrónica puede contener una cierta cantidad de electrones: en la primera, no más de 2, en la segunda, no más de 8, en la tercera, no más de 18. El número de capas electrónicas está determinado por el número de período. El número de electrones en la última capa (exterior) está determinado por el número de grupo. Durante el período, hay un debilitamiento gradual de las propiedades metálicas y un aumento de las propiedades de los no metales. Una reacción nuclear es el proceso de formación de nuevos núcleos o partículas durante colisiones de núcleos o partículas. Radioactividad Se llama transformación espontánea de un isótopo inestable de un elemento químico en un isótopo de otro elemento, acompañada de la emisión de partículas elementales o núcleos. Tipos de radiación: alfa, beta (negativa y positiva) y gamma. La partícula alfa es el núcleo de un átomo de helio 4/2He. Cuando se emiten partículas alfa, el núcleo pierde dos protones y dos neutrones, por lo tanto la carga disminuye en 2 y el número másico en 4. Una partícula beta negativa es un electrón. Cuando se emite un electrón, la carga nuclear aumenta en uno, pero el número másico no cambia. Si el isótopo inestable se excita tanto que la emisión de la partícula no conduce a la eliminación completa de la excitación, entonces emite una porción de energía pura llamada radiación gamma. Los átomos con la misma carga nuclear, pero diferente número de masa, se llaman isótopos (por ejemplo, 35/17 Cl y 37/17Cl). Los átomos con el mismo número de masa, pero diferente número de protones en el núcleo, se llaman isobaras (por ejemplo, 40/19K y 40/20Ca). La vida media (T ½) es el tiempo durante el cual se desintegra la mitad de la cantidad original de un isótopo radiactivo.

1. Todas las sustancias están formadas por moléculas. Molécula - la partícula más pequeña de una sustancia que tiene sus propiedades químicas.

2. Las moléculas están formadas por átomos. Átomo - la partícula más pequeña de un elemento químico que conserva todas sus propiedades químicas. Diferentes elementos tienen diferentes átomos.

3. Las moléculas y los átomos están en continuo movimiento; existen fuerzas de atracción y repulsión entre ellos.

Elemento químico - este es un tipo de átomos caracterizados por ciertas cargas nucleares y la estructura de capas electrónicas. Actualmente se conocen 117 elementos: 89 de ellos se encuentran en la naturaleza (en la Tierra), el resto se obtienen artificialmente. Los átomos existen en estado libre, en compuestos con átomos del mismo u otros elementos, formando moléculas. La capacidad de los átomos para interactuar con otros átomos y formar compuestos químicos está determinada por su estructura. Los átomos están formados por un núcleo cargado positivamente y electrones cargados negativamente que se mueven a su alrededor, formando un sistema eléctricamente neutro que obedece a las leyes características de los microsistemas.

Núcleo atómico - la parte central del átomo, formada por Z protones y N neutrones, en la que se concentra la mayor parte de los átomos.

Depósito - positivo, igual en valor al número de protones en el núcleo o electrones en un átomo neutro y coincide con el número atómico del elemento en la tabla periódica. La suma de protones y neutrones de un núcleo atómico se llama número másico A = Z + N.

Isótopos - elementos químicos con cargas nucleares idénticas, pero diferentes números de masa debido a diferentes números de neutrones en el núcleo.

Alotropía - el fenómeno de la formación por un elemento químico de varias sustancias simples que difieren en estructura y propiedades.

Fórmulas químicas

Cualquier sustancia puede caracterizarse por su composición cualitativa y cuantitativa. Se entiende por composición cualitativa el conjunto de elementos químicos que forman una sustancia, y por composición cuantitativa, en el caso general, la relación entre el número de átomos de estos elementos. Los átomos que forman una molécula están conectados entre sí en una secuencia determinada, esta secuencia se llama estructura química de la sustancia (molécula).

La composición y estructura de una molécula se pueden representar mediante fórmulas químicas. La composición cualitativa se escribe en forma de símbolos de elementos químicos, la composición cuantitativa se escribe en forma de subíndices del símbolo de cada elemento. Por ejemplo: C 6 H 12 O 6.

Fórmula química - esta es una notación convencional de la composición de una sustancia utilizando símbolos químicos (propuestos en 1814 por J. Berzelius) e índices (el índice es el número en la parte inferior derecha del símbolo. Indica el número de átomos en una molécula). La fórmula química muestra qué átomos de qué elementos y en qué proporción están conectados entre sí en una molécula.

Las fórmulas químicas son de los siguientes tipos:

a) molecular: muestra cuántos átomos de elementos están incluidos en la molécula de una sustancia, por ejemplo H 2 O: una molécula de agua contiene dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno.

b) gráfico: muestra en qué orden están conectados los átomos de la molécula, cada enlace está representado por un guión, para el ejemplo anterior, la fórmula gráfica se verá así: H-O-H;

c) estructural: muestra las posiciones relativas en el espacio y las distancias entre los átomos que forman la molécula.

Hay que tener en cuenta que sólo las fórmulas estructurales permiten identificar de forma única una sustancia; las fórmulas moleculares o gráficas pueden corresponder a varias o incluso muchas sustancias (especialmente en química orgánica).

Unidad de masa atómica internacional igual a 1/12 de la masa del isótopo 12C, el principal isótopo del carbono natural.

1 uma = 1/12 m (12C) = 1,66057 10 -24 g

Masa atómica relativa (Arkansas)- una cantidad adimensional igual a la relación entre la masa promedio de un átomo de un elemento (teniendo en cuenta el porcentaje de isótopos en la naturaleza) y 1/12 de la masa de un átomo de 12C.

Masa atómica absoluta media (metro) igual a la masa atómica relativa multiplicada por la uma.

m (Mg) = 24,312 1,66057·10-24 = 4,037·10-23 g

Peso molecular relativo (Señor)- una cantidad adimensional que muestra cuántas veces la masa de una molécula de una sustancia determinada es mayor que 1/12 de la masa de un átomo de carbono de 12C.

Sr = mg / (1/12 mа(12C))

m r es la masa de una molécula de una sustancia determinada;

m a (12C) es la masa del átomo de carbono de 12C.

Señor = S Ar(e). La masa molecular relativa de una sustancia es igual a la suma de las masas atómicas relativas de todos los elementos, teniendo en cuenta los índices.

Señor(B 2 O 3) = 2 Ar(B) + 3 Ar(O) = 2 11 + 3 16 = 70

Sr (KAl(SO 4) 2) = 1 Ar(K) + 1 Ar(Al) + 1 2 Ar(S) + 2 4 Ar(O) == 1 39 + 1 27 + 1 2 32 + 2 4 16 = 258

Masa molecular absoluta igual a la masa molecular relativa multiplicada por la uma. La cantidad de átomos y moléculas en muestras ordinarias de sustancias es muy grande, por lo que al caracterizar la cantidad de una sustancia, se utiliza una unidad de medida especial: el mol.

Cantidad de sustancia, mol . Significa un cierto número de elementos estructurales (moléculas, átomos, iones). Denotado n y medido en moles. Un mol es la cantidad de una sustancia que contiene tantas partículas como átomos hay en 12 g de carbono.

El número de Avogadro (NORTE A ). El número de partículas en 1 mol de cualquier sustancia es el mismo y equivale a 6,02 · 10 23. (La constante de Avogadro tiene la dimensión - mol -1).

¿Cuántas moléculas hay en 6,4 g de azufre?

El peso molecular del azufre es 32 g/mol. Determinamos la cantidad de g/mol de sustancia en 6,4 g de azufre:

n(s) = m(s) / M(s) = 6,4 g / 32 g/mol = 0,2 mol

Determinemos el número de unidades estructurales (moléculas) usando la constante NA de Avogadro.

N(s) = n(s) ND = 0,2 6,02 1023 = 1,2 1023

Masa molar muestra la masa de 1 mol de una sustancia (denotada como M).

La masa molar de una sustancia es igual a la relación entre la masa de la sustancia y la cantidad correspondiente de la sustancia.

La masa molar de una sustancia es numéricamente igual a su masa molecular relativa; sin embargo, la primera cantidad tiene la dimensión g/mol y la segunda no tiene dimensiones.

M = N A m(1 molécula) = N A Mg 1 uma = (N A · 1 uma) Señor = Señor

Esto significa que si la masa de una determinada molécula es, por ejemplo, 80 uma. (SO 3), entonces la masa de un mol de moléculas es igual a 80 g. La constante de Avogadro es un coeficiente de proporcionalidad que asegura la transición de relaciones moleculares a molares. Todas las afirmaciones relativas a las moléculas siguen siendo válidas para los moles (con sustitución, si es necesario, de uma por g). Por ejemplo, la ecuación de reacción: 2Na + Cl 2 2NaCl, significa que dos átomos de sodio reaccionan con una molécula de cloro o que lo mismo, dos moles de sodio reaccionan con un mol de cloro.

Ley de conservación de masa de sustancias.

La masa de todas las sustancias que entraron en una reacción química es igual a la masa de todos los productos.

*La enseñanza atómico-molecular explica esta ley de la siguiente manera: como resultado de reacciones químicas, los átomos no desaparecen ni aparecen, pero se produce su reordenamiento (es decir, una transformación química es el proceso de ruptura de algunos enlaces entre átomos y la formación

otros, como resultado de lo cual se obtienen moléculas de los productos de reacción a partir de las moléculas de las sustancias de partida). Dado que el número de átomos antes y después de la reacción permanece sin cambios, su masa total tampoco debería cambiar. La masa se entendió como una cantidad que caracteriza la cantidad.

Basándose en la ley de conservación de la masa, es posible elaborar ecuaciones para reacciones químicas y realizar cálculos con ellas. Es la base del análisis químico cuantitativo.

Ley de constancia de la composición

Todos los productos químicos individuales son de calidad constante y

composición cuantitativa y estructura química específica, independientemente del método de preparación.

De la ley de constancia de la composición se deduce que cuando se forma una sustancia compleja, los elementos

se combinan entre sí en ciertas proporciones de masa.

Ley de Avogadro di Quaregna (1811)

Volúmenes iguales de diferentes gases en las mismas condiciones (temperatura, presión, etc.) contienen el mismo número de moléculas. (La ley es válida sólo para sustancias gaseosas).

Consecuencias.

1. El mismo número de moléculas de diferentes gases en las mismas condiciones ocupa

los mismos volúmenes.

2. En condiciones normales (0°C = 273°K, 1 atm = 101,3 kPa) 1 mol de cualquier gas ocupa

volumen 22,4 l.__

Ley de acción de masas

aA + bB + . . . = . . .

V = k [A]a [B]b . . .

Ley de conservación de la energía.: la energía de un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con el medio ambiente) permanece constante, solo son posibles sus transiciones de un tipo a otro.

Ley de conservación de la carga eléctrica.: Se conserva la suma algebraica de cargas eléctricas en un sistema aislado.

2. Ley básica de la química como un caso especial de la ley general del mundo material. Conceptos: materia, sustancia, campo, movimiento - y sus características cuantitativas e interrelación. Expresiones matemáticas de las leyes de conservación de masa y energía.

Ley de acción de masas

La velocidad de una reacción química es directamente proporcional al producto de las concentraciones de los reactivos.

aA + bB + . . . = . . .

V = k [A]a [B]b . . .

La materia existe en forma de materia y campo. La química estudia el mundo que nos rodea bajo el concepto unificado de materia que existe fuera e independientemente de la conciencia humana.

una sustancia es cualquier conjunto de átomos y moléculas

Ley de Conservación de la masa: La masa de sustancias que reaccionaron es igual a la masa de sustancias formadas como resultado de la reacción.

* Otra formulación es completamente equivalente a esta: en una reacción química, el número de átomos de un elemento químico se conserva. Esta última formulación es la base para escribir ecuaciones de reacciones estequiométricas.

Ley de conservación de la energía: la energía de un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con el medio ambiente) permanece constante sólo son posibles sus transiciones de un tipo a otro;

3. Ciencia atómico-molecular: disposiciones modernas, breve historia (fundadores).

TEORÍA ATÓMICO-MOLECULAR

La ciencia atómico-molecular es la doctrina de la estructura de sustancias a partir de átomos y moléculas, creada por los trabajos de Lomonosov y Dalton.

*M. V. Lomonosov, J. Dalton, A. Lavoisier, J. Proust, A. Avogadro, J. Berzelius, D. I. Mendeleev, A. M. Butlerov hicieron una gran contribución al desarrollo de la ciencia atómico-molecular.

La composición y propiedades de un compuesto químico no dependen del método y condiciones de su preparación.

Todas las moléculas están formadas por átomos. Un conjunto o conjunto de átomos del mismo tipo se denomina elemento químico.

Principios básicos de la teoría atómico-molecular:

Todas las sustancias están formadas por átomos.

Los átomos de una sustancia química (elemento químico) tienen las mismas propiedades, pero difieren de los átomos de otra sustancia.

Cuando los átomos interactúan, se forman moléculas (homonucleares - sustancias simples, heteronucleares - sustancias complejas)

Durante los fenómenos físicos, las moléculas no cambian; durante los fenómenos químicos, su composición cambia.

Las reacciones químicas implican la formación de nuevas sustancias a partir de los mismos átomos que formaban las sustancias originales.

4. Conceptos básicos de química. : átomo, molécula, elemento químico, sustancia (simple y compleja). Características cuantitativas de un átomo y una molécula: dimensiones, masas atómicas y moleculares absolutas y relativas, unidad de masa atómica (a.u.m.).

Un átomo es una partícula eléctricamente neutra que consta de un núcleo cargado positivamente y uno o más electrones.

Una molécula es la partícula más pequeña de una sustancia que tiene todas las propiedades químicas de esa sustancia. Para algunas sustancias, los conceptos de átomo y molécula son los mismos.

Una sustancia simple es una sustancia cuyas moléculas están formadas por átomos de un elemento.

Los compuestos o sustancias complejas son sustancias cuyas moléculas están formadas por átomos de diferentes elementos.

Las moléculas de diferentes sustancias se diferencian entre sí en masa, tamaño y propiedades químicas. Todas las moléculas de una sustancia son iguales.

Las moléculas están formadas por partículas más pequeñas llamadas átomos. Las moléculas de sustancias simples están formadas por átomos idénticos, las moléculas de sustancias complejas están formadas por átomos diferentes.

Los átomos de un elemento se diferencian de los átomos de otros elementos en la carga del núcleo atómico, el tamaño y las propiedades químicas. Las reacciones químicas cambian la composición de la molécula. Los átomos no se destruyen durante las reacciones químicas.

Unidad de masa atómica internacional igual a 1/12 de la masa del isótopo 12C, el principal isótopo del carbono natural.

Peso molecular relativo (Mr)- una cantidad adimensional que muestra cuántas veces la masa de una molécula de una sustancia determinada es mayor que 1/12 de la masa de un átomo de carbono de 12C.

Masa molecular absoluta igual a la masa molecular relativa multiplicada por la uma.

5. Cálculo de cantidad, masa molar y volumen molar de una sustancia. El número de Avogadro.

La masa molar de una sustancia M es igual a la relación entre la masa de la sustancia y su cantidad.

y tiene la dimensión g/mol aceptada en química. La masa molar de una sustancia, expresada en g/mol, es numéricamente igual a su masa molecular relativa. La igualdad numérica significa la coincidencia de los valores numéricos de las cantidades, pero no de sus dimensiones.

El volumen molar se define de manera similar como la relación entre el volumen de una sustancia y su cantidad:

El volumen molar puede tener dimensiones m3/mol, l/mol, cm3/mol. El volumen molar se define para cualquier estado de agregación de una sustancia y está relacionado con su masa molar a través de la densidad:

Ley de Avogardo: volúmenes iguales de diferentes gases en las mismas condiciones (temperatura y presión) contienen el mismo número de moléculas.

NA = 6,022 141 29(27) 10 23 mol-1

6. Elemento químico, símbolos de elementos. Fórmula química de una sustancia, tipo de fórmula: empírica, molecular, gráfica. Conceptos: valencia (estequiométrica, enlace, coordinación) y estado de oxidación de un elemento químico. Ejemplos.

Un elemento químico es un tipo de átomo caracterizado por una determinada carga nuclear.

Fórmula molecular (bruta) que muestra el número de átomos en una molécula: C6H14,

Gráfico

La fórmula empírica da sólo la proporción de elementos C:H = 3:7 - C3H7

La valencia es la propiedad que tienen los átomos de un elemento determinado de unirse o reemplazar un cierto número de átomos de otros elementos en una molécula. La unidad de valencia es la valencia del hidrógeno.

El estado de oxidación de un átomo es la magnitud de la carga electrostática de un átomo en una sustancia simple, en una molécula de un compuesto químico, en un ion.

7. Conceptos y determinación cuantitativa de la fracción masa, molar y volumétrica de un elemento en una molécula de una sustancia y de una sustancia en una mezcla. Algoritmo para el establecimiento de fórmulas empíricas y moleculares.

La fracción de masa es la relación entre la masa del soluto y la masa de la solución. La fracción de masa se mide en fracciones de una unidad o como porcentaje:

m es la masa total de la solución, g.

La fracción de volumen es la relación entre el volumen de un soluto y el volumen de una solución. La fracción de volumen se mide en fracciones de unidad o como porcentaje.

V1 - volumen de sustancia disuelta, l;

V - volumen total de solución, l.

La fracción molar es la relación entre el número de moles de un componente determinado y el número total de moles de todos los componentes. La fracción molar se expresa en fracciones de una unidad.

νi es la cantidad del i-ésimo componente, mol;

n - número de componentes;

El título de una solución es la masa de la sustancia disuelta en 1 ml de solución.

m1 - masa de sustancia disuelta, g;

V - volumen total de solución, ml;

La fórmula empírica de un compuesto químico es un registro de la expresión más simple del número relativo de cada tipo de átomo que contiene; es una notación lineal de símbolos de elementos químicos, acompañada de subíndices que indican la proporción de elementos en el compuesto

Los equivalentes de masa molar generalmente se indican como o. La relación entre la masa molar equivalente de una sustancia y su masa molar real se denomina factor de equivalencia (generalmente denominado como).

La masa molar de equivalentes de una sustancia es la masa de un mol de equivalentes, igual al producto del factor de equivalencia por la masa molar de esta sustancia.

Meq = feq×M

Factor de equivalencia [editar]

La relación entre la masa molar equivalente y su propia masa molar se denomina factor de equivalencia (normalmente denominado como).

Número de equivalencia [editar]

El número de equivalencia z es un pequeño número entero positivo igual al número de equivalentes de una sustancia contenidos en 1 mol de esa sustancia. El factor de equivalencia está relacionado con el número de equivalencia z mediante la siguiente relación: =1/z.

Por ejemplo, en reaccionar:

Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O

El equivalente es la partícula ½Zn(OH)2. El número ½ es el factor de equivalencia, z en este caso es igual a 2

9. Reacción química: definición, signos, diferencia con los fenómenos físicos, clasificación.

Una reacción química es la transformación de una o más sustancias iniciales (reactivos) en sustancias (productos de reacción) que difieren de ellas en composición o estructura química. A diferencia de las reacciones nucleares, durante las reacciones químicas los núcleos de los átomos no cambian, en particular, su número total y la composición isotópica de los elementos químicos no cambian, mientras que se produce una redistribución de electrones y núcleos y se forman nuevas sustancias químicas.

Clasificación

Cambiando los estados de oxidación de los reactivos

En este caso hay una distinción

Reacciones redox en las que los átomos de un elemento (el agente oxidante) se reducen, es decir, bajan su estado de oxidación, y los átomos de otro elemento (el agente reductor) se oxidan, es decir, aumentan su estado de oxidación. Un caso especial de reacciones redox son las reacciones de desproporción, en las que los agentes oxidantes y reductores son átomos del mismo elemento en diferentes estados de oxidación.

Un ejemplo de reacción redox es la combustión de hidrógeno (agente reductor) en oxígeno (agente oxidante) para formar agua:

Un ejemplo de reacción de desproporción es la reacción de descomposición del nitrato de amonio cuando se calienta. En este caso, el agente oxidante es nitrógeno (+5) del grupo nitro, y el agente reductor es nitrógeno (-3) del catión amonio:

NH4NO3 = N2O + 2H2O (hasta 250 °C)

Reacciones no redox: respectivamente, reacciones en las que no hay cambios en los estados de oxidación de los átomos, por ejemplo, la reacción de neutralización anterior.

Según el efecto térmico de la reacción

Todas las reacciones van acompañadas de efectos térmicos. Cuando se rompen los enlaces químicos de los reactivos, se libera energía, que se utiliza principalmente para formar nuevos enlaces químicos. En algunas reacciones, las energías de estos procesos son cercanas y, en este caso, el efecto térmico general de la reacción se aproxima a cero. En otros casos podemos distinguir:

Reacciones exotérmicas que liberan calor (efecto térmico positivo), por ejemplo, la combustión de hidrógeno antes mencionada.

Reacciones endotérmicas durante las cuales se absorbe calor (efecto térmico negativo) del medio ambiente.

El calor de una reacción (entalpía de reacción, ΔrH), que suele ser muy importante, se puede calcular mediante la ley de Hess si se conocen las entalpías de formación de los reactivos y productos. Cuando la suma de las entalpías de los productos es menor que la suma de las entalpías de los reactivos (ΔrH< 0) наблюдается выделение тепла, в противном случае (ΔrH >0) - absorción.

Por tipo de transformación de partículas reactivas

conexiones:

descomposiciones:

sustituciones:

intercambio (tipo de reacción-neutralización):

intercambio (tipo de reacción-intercambio):

Las reacciones químicas siempre van acompañadas de efectos físicos: absorción y liberación de energía, por ejemplo en forma de transferencia de calor, cambio en el estado de agregación de los reactivos, cambio en el color de la mezcla de reacción, etc. Por estos efectos físicos se juzga a menudo el progreso de las reacciones químicas.

Los procesos químicos que ocurren en la materia difieren tanto de los procesos físicos como de las transformaciones nucleares. En los procesos físicos, cada una de las sustancias involucradas conserva su composición inalterada (aunque las sustancias pueden formar mezclas), pero pueden cambiar su forma externa o estado de agregación.

En los procesos químicos (reacciones químicas) se obtienen nuevas sustancias con propiedades diferentes a las de los reactivos, pero nunca se forman átomos de nuevos elementos. En los átomos de los elementos que participan en la reacción, necesariamente se producen modificaciones de la capa electrónica.

10.Esquema y ecuación de una reacción química (algoritmo para escribir la ecuación). Significado físico de los coeficientes estequiométricos. Tipos de ecuación: completa, incompleta, molecular, iónica, termoquímica. Dar ejemplos.

En las reacciones químicas, unas sustancias se transforman en otras. Recordemos la conocida reacción del azufre con el oxígeno. Y en él, a partir de unas sustancias (sustancias de partida o reactivos) se forman otras (sustancias finales o productos de reacción).

Los diagramas de reacción y las ecuaciones se utilizan para registrar y transmitir información sobre reacciones químicas.

Diagrama de reacción química– una notación condicional que proporciona información cualitativa sobre una reacción química.

Un diagrama de reacción muestra qué sustancias reaccionan y cuáles se forman como resultado de la reacción. Tanto en los diagramas como en las ecuaciones de reacción, las sustancias se designan por sus fórmulas.

El esquema de combustión de azufre se escribe de la siguiente manera: S8 + O2 SO2.

Esto significa que cuando el azufre reacciona con el oxígeno, se produce una reacción química que da como resultado la formación de dióxido de azufre (dióxido de azufre). Todas las sustancias aquí son moleculares, por lo tanto, al escribir el diagrama, se utilizaron las fórmulas moleculares de estas sustancias. Lo mismo se aplica al esquema de otra reacción: la reacción de combustión del fósforo blanco:

Cuando el carbonato de calcio (tiza, piedra caliza) se calienta a 900 oC, se produce una reacción química: el carbonato de calcio se convierte en óxido de calcio (cal viva) y dióxido de carbono (dióxido de carbono) de acuerdo con el siguiente esquema:

CaCO3 CaO + CO2.

Para indicar que el proceso ocurre cuando se calienta, el diagrama (y la ecuación) generalmente se complementa con el signo "t", y el hecho de que el dióxido de carbono se evapora se indica con una flecha que apunta hacia arriba:

CaCO3 CaO + CO2.

El carbonato de calcio y el óxido de calcio son sustancias no moleculares, por lo que el diagrama utiliza sus fórmulas más simples, lo que refleja la composición de sus unidades de fórmula. Para una sustancia molecular, el dióxido de carbono, se utiliza una fórmula molecular.

Consideremos el esquema de reacción que ocurre cuando el pentacloruro de fósforo interactúa con el agua: PCl5 + H2O H3PO4 + HCl.

El diagrama muestra que se forman ácido fosfórico y cloruro de hidrógeno.

A veces, un breve diagrama de la reacción es suficiente para transmitir información sobre una reacción química, por ejemplo:

S8SO2; P4P4O10; CaCO3 CaO.

Naturalmente, a un esquema breve pueden corresponder varias reacciones diferentes.

La ecuación de una reacción química es una notación condicional que proporciona información cualitativa y cuantitativa sobre una reacción química.

Para cualquier reacción química, se cumple una de las leyes más importantes de la química:

Cuando ocurren reacciones químicas, los átomos no aparecen, desaparecen ni se transforman entre sí.

Al escribir ecuaciones de reacciones químicas, además de fórmulas de sustancias, se utilizan coeficientes. Como en álgebra, el coeficiente "1" en la ecuación de una reacción química no está escrito, sino implícito. Las reacciones que hemos considerado se describen mediante las siguientes ecuaciones:

1S8 + 8O2 = 8SO2, o S8 + 8O2 = 8SO2;

1P4 + 5O2 = 1P4O10, o P4 + 5O2 = P4O10;

1CaCO3 = 1CaO + 1CO2, o CaCO3 = CaO + CO2;

1PCl5 + 4H2O = 1H3PO4 + 5HCl, o PCI5 + 4H2O = H3PO4 + 5HCI.