Основні
закони хімії
Увага! На всі завдання і вправи даються відповіді і
рішення.
Закон сталості
складу.
Вперше сформулював Ж. Пруст (1808 г).
Всі індивідуальні хімічні речовини мають
постійна якісний і кількісний склад і певне хімічна
будову, незалежно від способу отримання.
Із закону сталості складу випливає, що при
освіту складної речовини елементи з'єднуються один з одним в певних
масових співвідношеннях.
Масова частка елемента w (Е)
показує, яку частину становить маса цього елемента від всієї маси
речовини: де n - число атомів; Ar (Е) - відносна атомна маса елемента;
Mr - відносна молекулярна маса речовини.
w (Е) = (n • Ar (Е))/Mr
Знаючи кількісний елементний склад з'єднання можна
встановити його найпростішу молекулярну формулу:
1. Позначають формулу з'єднання Ax By
Cz 2. Розраховують ставлення X: Y: Z через масові частки
елементів:
w (A) = (х • Ar (А))/Mr (AxByCz)
w (B) = (y • Ar (B))/Mr (AxByCz)
w (C) = (z • Ar (C))/Mr (AxByCz)
X = (w (A) • Mr)/Ar (А) Y = (w (B) • Mr)/Ar (B)
Z = (w (C) • Mr)/Ar (C)
x: y: z = (w (A)/Ar (А)): (w (B)/Ar (B)): (w (C)/Ar (C))
3. Отримані цифри ділять на найменшу для отримання
цілих чисел X, Y, Z.
4. Записують формулу з'єднання.
Закон кратних відносин.
(Д. Дальтон, 1803 р.)
Якщо два хімічних елементи дають кілька
сполук, то вагові частки одного і того ж елементу в цих сполуках,
припадають на одну й ту ж вагову частку другого елементу, відносяться між
собою як невеликі цілі числа.
N2O N2O3
NO2 (N2O4) N2O5
Число атомів кисню в молекулах цих сполук,
припадають на два атоми азоту, відносяться між собою як 1: 3: 4: 5.
Закон об'ємних
відносин.
(Гей-Люссак, 1808 р.)
"Обсяги газів, що вступають в хімічні реакції, і
об'єми газів, що утворюються в результаті реакції, відносяться між собою як
невеликі цілі числа ".
Слідство. Стехіометричні коефіцієнти в рівняннях
хімічних реакцій для молекул газоподібних речовин показують, в яких
об'ємних відносинах реагують або виходять газоподібні речовини.
Приклади.
a) 2CO + O2
-> 2CO2
об'ємом кисню утворюється 2 обсягу вуглекислого газу, тобто обсяг вихідної
реакційної суміші зменшується на 1 обсяг.
b) При синтезі аміаку з елементів:
n2 + 3h2 -> 2nh3
Один обсяг азоту реагує з трьома обсягами водню;
утворюється при цьому 2 обсягу аміаку - обсяг вихідної газоподібної реакційної
маси зменшиться в 2 рази.
Закон Авогадро ді
Кваренья
(1811 р.)
У рівних об'ємах різних газів при однакових
умовах (температура, тиск і т.д.) міститься однакова кількість молекул.
Закон справедливий тільки для газоподібних речовин.
Наслідки:
1. Одне і те саме число молекул різних газів при
однакових умовах займає однакові обсяги.
2. При нормальних умовах (0 ° C = 273 ° K, 1 атм =
101,3 кПа) 1 моль будь-якого газу займає об'єм 22,4 л.
Об'єднаний газовий закон - об'єднання трьох
незалежних приватних газових законів: Гей-Люссака, Шарля, Бойля-Маріотта,
рівняння, яке можна записати так:
P1V1
/ T1 = P2V2/T2
І навпаки, з об'єднаного газового закону при P =
const (P1 = P2) можна отримати
V1/T1 = V2/T2 (закон
Гей-Люссака); при Т = const (T1 = T2): P1V1
= P2V2
(закон Бойля-Маріотта);
при V = const
P1/T1
= P2/T2
(закон Шарля).
Рівняння
Клайперона-Менделєєва.
Якщо записати об'єднаний газовий закон для будь-якої
маси будь-якого газу, то виходить рівняння Клайперона-Менделєєва:
pV = (m/M) RT
де m - маса газу; M - молекулярна маса; p --
тиск; V - обсяг; T - абсолютна температура (° К); R - універсальна газова
постійна (8,314 Дж/(моль • К) або 0,082 л атм/(моль • К )).
Для даної маси конкретного газу відношення m/M
постійно, тому з рівняння Клайперона-Менделєєва виходить об'єднаний
газовий закон.
Відносна щільність газів показує, у скільки
раз 1 моль одного газу важче (або легше) 1 благаючи іншого газу.
DA (B) = r (B)/r (A) = M (B)
/ M (A)
Середня молекулярна маса суміші газів дорівнює загальній
масі суміші, діленої на загальне число молей:
Mср = (m1 +.... + mn)/(n1 +.... + nn) = (M1 • V1
+ .... Mn • Vn)/(n1 +.... + nn)
Планетарна модель
будови атома.
(Е. Резерфорд, 1911 р.)
1. Атоми хімічних елементів мають складну внутрішню
будову.
2. В центрі атома знаходиться позитивно заряджену
ядро, що займає незначну частину простору всередині атома.
3. Весь позитивний заряд і майже вся маса атома
зосереджена в ядрі атома (маса електрона дорівнює 1/1823
а.е.м.).
4. Навколо ядра по замкнутих орбіталях рухаються
електрони. Їх число дорівнює заряду ядра. Тому атом у цілому - електронейтрален.
Ядро атома.
Ядро атома складається з протонів і нейтронів (загальна
назва - нуклони). Число протонів в ядрі атома елемента суворо визначено --
дорівнює порядковому номеру елемента в періодичній системі - Z. Число нейтронів
в ядрі атомів одного і того самого елемента може бути різним - A - Z (де А - відносна
атомна маса елемента; Z - порядковий номер).
Заряд ядра атома визначається числом протонів. Маса
ядра визначається сумою протонів і нейтронів.
Ізотопи.
Ізотопи - різновиди атомів певного
хімічного елемента, що мають однаковий атомний номер, але різні масові
числа. Мають ядрами з однаковим числом протонів і різною кількістю
нейтронів, що мають однакову будову електронних оболонок і займають одне і те
саме місце в періодичній системі хімічних елементів.
Відносні атомні маси елементів, що наводяться в
періодичній системі - є середні масові числа природних сумішей ізотопів.
Тому вони і відрізняються від цілочисельних значень.
Ізотопи водню мають спеціальні символи і назви:
1
H - проти;
2
D - дейтерій;
3
T - тритій.
1
1
1
Хімічні
властивості ізотопів одного елемента однакові. Ізотопи, що мають однакові
масові числа, але різні заряди ядер, називаються ізобарами.
(
40
Ar,
40
K і
40
Ca;
112
Cd і
112
Sn
)
18
19
20
48
50
Радіоактивність.
Радіоактивність - мимовільне перетворення
нестійкого ізотопу одного хімічного елемента в ізотоп іншого елемента,
супроводжується випусканням елементарних частинок або ядер (наприклад,? --
часток).
Радіоактивність, що проявляється природними ізотопами
елементів, називається природною радіоактивністю.
Мимовільний розпад ядер описується рівнянням: mt
= M0 • (1/2) t/T1/2 де mt та m0 --
маси ізотопу в момент часу t і в початковий момент часу; Т 1/2
- Період напіврозпаду, який є постійним для даного ізотопу. За час
Т 1/2 розпадається половина всіх ядер даного ізотопу.
Основні види радіоактивного розпаду.
a - розпад. Супроводжується потоком позитивно заряджених ядер атома
гелію 42Не (a-частинок) з
швидкістю 20000 км/с. При цьому заряд Z вихідного ядра зменшується на 2 одиниці
(в одиницях елементарного заряду), а масове число А - на 4 одиниці (в атомних
одиницях маси).
Z '= Z - 2
A '= A - 4
тобто утворюється атом елемента, зміщеного по
періодичній системі на дві клітини вліво, від вихідного радіоактивного
елементу, а його масове число на 4 одиниці менше вихідного.
226
Ra -->
222
Rh +
4
He
82
80
2
b - розпад. Випромінювання ядром атома потоку електронів зі швидкістю 100'000
- 300'000 км/с. (Електрон утворюється при розпаді нейтрона ядра. Нейтрон може
розпадатися на протон і електрон.) При b-розпаді масове число ізотопу НЕ
змінюється, оскільки загальне число протонів і нейтронів зберігається, а заряд
ядра збільшується на 1. (Хімічний елемент зміщується в періодичній системі
на одну клітку праворуч, а його масове число не змінюється)
234
Th -->
234
Po +
0
e
90
91
-1
g-розпад. Порушена ядро випускає електромагнітне випромінювання з
дуже малою довжиною хвилі і високою частотою, що володіє великою проникаючою
здатністю, при цьому енергія ядра зменшується, масове число і заряд залишаються
незмінними. (Хімічний елемент не зміщується в періодичній системі, його
масове число не змінюється і лише ядро його атома переходить з порушеної
стану в менш порушену).
Ядерні реакції - перетворення ядер, що відбуваються при
їх зіткненні один з одним або з елементарними частинками. Перша
штучна ядерна реакція була здійснена Е. Резерфордом (1919 р.) при
бомбардуванні ядер азоту a-частками:
14
N +
4
He -->
17
O +
1
H
7
2
8
1
За допомогою
ядерних реакцій були отримані ізотопи багатьох хімічних елементів і ядра всіх
хімічних елементів з порядковими номерами від 93 до 110.
Список літератури
Для підготовки даної роботи були використані
матеріали з сайту http://schoolchemistry.by.ru/
