Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
Основні поняття про науку хімії
1. Основні поняття хімії
- 2. Хімічний зв'язок
- 3. Хімічні реакції
- висновок
- література
- Вступ
- хімія наука реакція речовина
- Що таке хімічний зв'язок і хімічні реакції? На це питання не можна відповісти, не зрозумівши, що таке ХІМІЯ.
- Термін «хімія» має, мабуть, як староєгипетське, так і давньогрецьке походження. Одне із старовинних назв Єгипту «Хеміі (я)»: чорна земля. Давньогрецьке слово «хімевскіс» означає змішування.
- Хімія - наука про речовини, їх будову, властивості і перетвореннях.
- Теоретичною основою класичної хімії виступає атомно-молекулярне вчення. Теоретичною основою некласичної, сучасної хімії, є квантова механіка, а також квантова теорія поля. Хімічна наука має місце лише там, де використовується метод інтерпретації підтверджується даними експериментів. В історичному плані еволюція хімічного знання склалася таким чином, що лише в XIX столітті хімія придбала виразний науковий статус.
- Близько 100 років (сер. XVIII - сер. XIX ст.) Пішло на становлення класичної хімії. У цей період були відкриті такі найважливіші стехиометрические (від грец. Stoicheion - елемент) закони, як:
· Закон збереження маси речовини (М.В. Ломоносов, 1748-1756 рр .; А. Лавуазьє, 1777 г.): маса речовин, що вступили реакцію, дорівнює масі речовин, що вийшли в результаті реакції;
· Закон сталості складу (Ж.Л. Пруст, 1801 г.): кожне чисте з'єднання незалежно від способу його отримання завжди має один і той же склад;
· Закон кратних відносин (Дж. Дальтон, 1803 г.): якщо два елементи можуть утворити між собою кілька з'єднань, то масові частки кожного з елементів в цих з'єднаннях ставляться один до одного як найбільші цілі числа;
· Закон Авогадро (А. Авогадро, 1811 г.): в рівних обсягах газів при однакових умов міститься однакова кількість молекул (число частинок, яка дорівнює кількості Авогадро 6,0229 * 10 23, отримало назву «моль»).
Сучасна хімія - це сукупність квантових уявлень про речовину і його перетвореннях.
У даній роботі я наведу основні поняття хімії, розгляну методи освіти хімічних зв'язків, наведу приклади хімічних реакцій.
1. Основні поняття хімії
Речовина - це будь-яка сукупність атомів і молекул.
Атом - найменша частка елемента в хімічних сполуках (визначення XIX століття). Сучасне визначення: атом- це електронейтральна частинка, що складається з позитивно зарядженого яру і негативно заряджених електронів, що хімічно не подільних.
Хімічний елемент - це вид атомів, що характеризуються певним зарядом ядра.
Молекула - найменша частинка речовини, що володіє його хімічними властивостями (визначення XIX століття). Сучасне визначення: молекула - це найменша електронейтральна замкнута сукупність атомів, що утворюють певну структуру за допомогою хімічних зв'язків. Дрібна частка речовини (молекулярного будови) володіє всіма хімічними властивостями даної речовини.
Речовини поділяються на індивідуальні речовини (хімічні сполуки), утворені молекулами або атомами одного сорту, і суміші, що складаються з декількох індивідуальних речовин, які не взаємодіють один з одним. Індивідуальні речовини діляться на прості і складні. Прості речовини утворені атомами одного елемента (O3. Br2. Алмаз (C)), складні речовини утворені атомами різних елементів (етанол C2 H5 OH, сірчана кислота H2 SO4).
Періодичний закон і періодична таблиця Д.І. Менделєєва.
Сучасна формулювання періодичного закону: властивості простих речовин, а також форми і властивості з'єднань елементів знаходяться в періодичній залежності від заряду ядра елемента.
Фізичний сенс періодичності хімічних властивостей полягає в періодичному зміні конфігурації електронів на зовнішньому енергетичному рівні (валентних електронів) зі збільшенням заряду ядра.
Графічним зображенням періодичного закону є періодична таблиця. Вона складається з 7 періодів і 8 груп.
2. Хімічний зв'язок
Хімічна зв'язок - це взаємодія двох атомів, що здійснюється шляхом обміну електронами. При утворенні хімічного зв'язку атоми прагнуть придбати стійку восьміелектронную (октет) або двухелектронних (дублет) оболонки.
Розрізняють такі види хімічного зв'язку: ковалентний (полярний і неполярний; обмінна і донорно-акцепторні), іонна, воднева, металева.
Валентність - число хімічних зв'язків, утворених даними атомом в з'єднанні. Це поняття застосовується лише до з'єднань з ковалентним типом зв'язку або до молекул в газовій фазі.
Ковалентний зв'язок - хімічний зв'язок, що виникає в результаті утворення спільних електронних пар. Розрізняють обмінний і донорно-акцепторні механізми утворення зв'язків.
Обмінний механізм. Кожен атом дає по одному неспарених електронів в загальну електронну пару:
В даному рівнянні електрони представлені точками.
Донорно-акцепторні механізм. Один атом (донор) надає електронну пару, а інший атом (акцептор) надає для цієї пари вільну орбіталь.
Полярна - зв'язок, утворена атомами, електронегативності яких відрізняються.
Неполярная - зв'язок між атомами, електронегативності яких однакові.
Електронегативність - це здатність атома притягати електронну щільність від інших атомів. Найбільш електронегативний елемент F (фтор), самий електропозитивний елемент Cs (цезій).
Іонна зв'язок - зв'язок, що виникає в результаті електростатичного притягання катіонів та аніонів.
Ступінь окислення - умовний заряд атома в молекулі, обчислений в припущенні, що всі зв'язки мають іонний характер.
Металева зв'язок - зв'язок, яку здійснюють вільні електрони між катіонами Ме (металів), що утворюють металеву кристалічну решітку.
Воднева - це зв'язок між позитивно зарядженим атомом водню однієї молекули і негативно зарядженим атомом іншої молекули. Зв'язок, яка має частково електростатичний, частково ковалентний характер.
3. Хімічні реакції
Хімічна реакція - це перетворення одних речовин в інші. Втім, таке визначення потребує одному істотному доповненні. У ядерному реакторі або в прискорювачі теж одні речовини перетворюються в інші, але такі перетворення хімічними не називають. У чому ж тут справа?
У ядерному реакторі відбуваються ядерні реакції. Вони полягають в тому, що ядра елементів при зіткненні з частинками високої енергії (ними можуть бути нейтрони, протони і ядра інших елементів) - розбиваються на осколки, що представляють собою ядра інших елементів. Можливо і злиття ядер між собою. Ці нові ядра потім отримують електрони з навколишнього середовища і, таким чином, завершується утворення двох або кількох нових речовин. Всі ці речовини є певними елементами Періодичної системи.
На відміну від ядерних реакцій, в хімічних реакціях не будуть зачіпатися ядра атомів. Всі зміни відбуваються тільки в зовнішніх електронних оболонках. Розриваються одні хімічні зв'язки і утворюються інші.
Хімічними реакціями - називаються явища, при яких одні речовини, що володіють певним складом і властивостями, перетворюються в інші речовини - з іншим складом і іншими властивостями. При цьому в складі атомних ядер змін не відбувається.
Розглянемо типову хімічну реакцію: згоряння природного газу (метану) в кисні повітря. Подібний процес можна спостерігати в домашніх умовах за наявності газової плити на кухні. Запишемо реакцію так, як показано на рис. 5-1.
Метан СН4 і кисень О2 реагують між собою з утворенням діоксиду вуглецю СО2 і води Н2 О. При цьому розриваються зв'язки між атомами С і Н в молекулі метану і між атомами кисню в молекулі О2. На їх місці виникають нові зв'язки між атомами С і О, Н і О. На малюнку добре видно, що для успішного здійснення реакції на одну молекулу метану треба взяти дві молекули кисню.
Записувати хімічну реакцію з допомогою малюнків молекул не дуже зручно. Тому для запису хімічних реакцій використовують скорочені формули речовин - як це показано в нижній частині рис. 5-1. Такий запис називається рівнянням хімічної реакції.
Кількість атомів різних елементів в лівій і правій частинах рівняння однаково. У лівій частині один атом вуглецю в складі молекули метану (СН4), і в правій - той же атом вуглецю ми знаходимо в складі молекули СО2. всі чотири водневих атома з лівої частини рівняння ми обов'язково знайдемо і в правій - в складі молекул води.
У рівнянні хімічної реакції для вирівнювання кількості однакових атомів в різних частинах рівняння використовуються коефіцієнти, які записуються перед формулами речовин. Коефіцієнти не треба плутати з індексами в хімічних формулах.
Розглянемо іншу реакцію - перетворення оксиду кальцію СаО (негашеного вапна) в гідроксид кальцію Са (ОН) 2 (гашене вапно) під дією води.
Мал. 5-2. Оксид кальцію СаО приєднує молекулу води Н2 О з утворенням гідроксиду кальцію Са (ОН) 2.
На відміну від математичних рівнянь, в рівняннях хімічних реакцій не можна переставляти ліву і праву частини. Речовини в лівій частині рівняння хімічної реакції називаються реагентами, а в правій - продуктами реакції. Якщо зробити перестановку лівої і правої частини в рівнянні з рис. 5-2, то ми отримаємо рівняння зовсім іншої хімічної реакції: Ca (OH) 2 = CaO + H2 O
Якщо реакція між СаО і Н2 О (рис. 5-2) починається спонтанно і йде з виділенням великої кількості теплоти, то для проведення останньої реакції, де реагентом служить Са (ОН) 2. потрібне сильне нагрівання. Додамо також, що реагентами і продуктами можуть бути не обов'язково молекули, але і атоми - якщо в реакції бере участь якийсь елемент або елементи в чистому вигляді.
Наприклад: H2 + CuO = Cu + H2 O
Існує кілька способів класифікації хімічних реакцій, з яких ми розглянемо два способи. По першому з них все хімічні реакції розрізняють за ознакою зміни числа вихідних і кінцевих речовин.
Тут можна знайти 4 типи хімічних реакцій:
- реакції сполуки, A + B + C = D (в реакцію вступають кілька речовин простого складу, продуктом реакції буде речовина більш складного складу).
- реакції РОЗКЛАДАННЯ, A = B + C + D (більш складна речовина, розпадається на кілька речовин більш простого складу).
- реакції ОБМІНУ, A + BC = AB + C (реакція простого речовини зі складним, продуктом реакції є складна речовина і проста речовина іншого складу).
- реакції ЗАМІЩЕННЯ. AB + CD = AC + BD (найбільш поширена реакція між складними речовинами, що протікають без зміни ступеня окислення і супроводжуються видаленням продукту (продуктів) реакції у вигляді газу, осаду або освітою маллодіссоціірующего з'єднання).
Наведемо конкретні приклади таких реакцій. Для цього повернемося до рівнянь отримання гашеного вапна і рівняння отримання негашеного вапна:
Ці реакції відносяться до різних типів хімічних реакцій. Перша реакція є типовою реакцією сполуки, оскільки при її протіканні дві молекули реагентів СаО і Н2 Про з'єднуються в одну, більш складну молекулу Са (ОН) 2. Друга реакція Са (ОН) 2 = СаО + Н 2 О є типовою реакцією розкладання: тут реагент Ca (OH) 2 розкладається з утворенням двох інших, більш простих речовин (продуктів реакції).
У реакціях обміну кількість реагентів і продуктів зазвичай однаково. У таких реакціях вихідні речовини обмінюються між собою атомами і навіть цілими складовими частинами своїх молекул. Наприклад, при зливанні розчину CaBr2 з розчином HF випадає осад. Відбувається реакція, в якій іони кальцію і водню обмінюються між собою іонами брому і фтору:
При зливанні розчинів CaCl2 і Na2 CO3 теж випадає осад, тому що іони кальцію і натрію обмінюються між собою частинками CO3 2- і Cl-.
Стрілка поруч з продуктом реакції показує, що ця сполука нерастворимо і випадає в осад. Таким чином, стрілку можна використовувати і для позначення видалення будь-якого товару з хімічної реакції у вигляді осаду () або газу (# 94;). наприклад:
Остання реакція відноситься до ще одного типу хімічних реакцій - реакцій заміщення. Цинк замістив водень в його поєднанні з хлором - в HCl. Водень при цьому виділяється у вигляді газу.
Реакції заміщення зовні можуть бути схожі на реакції обміну. Відмінність полягає в тому, що в реакціях заміщення обов'язково беруть участь атоми якого-небудь простого речовини, які заміщають атоми одного з елементів у складній речовині. наприклад:
2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2 - реакція заміщення;
в лівій частині рівняння є проста речовина-молекула хлору Cl2. і в правій частині є проста речовина - молекула брому Br2.
У реакціях обміну і реагенти і продукти є складними речовинами. наприклад:
в цьому рівнянні реагенти і продукти - складні речовини.
Розподіл всіх хімічних реакцій на реакції сполучення, розкладу, заміщення та обміну - не єдине. Є інший спосіб класифікації: за ознакою зміни (або відсутності зміни) ступенів окислення у реагентів і продуктів. За цією ознакою всі реакції діляться на окислювально-відновні реакції і всі інші (НЕ окислювально-відновні).
Реакція між Zn і HCl є не тільки реакцією заміщення, а й окислювально-відновної реакцією, тому що в ній змінюються ступені окислення реагуючих речовин:
Zn0 + 2H + Cl = H2 0 + Zn + 2Cl2 - реакція заміщення і одночасно окисно-відновна реакція.
Окислювально-відновні є також реакції метану з киснем (рис. 5-1) реакція оксиду міді з воднем, реакція броміду натрію з хлором.
змінюють ступінь окислення вуглець і кисень,
змінюють ступінь окислення водень і мідь,
змінюють ступінь окислення бром і хлор.
А от всі інші реакції, розглянуті раніше, окислювально-відновні не є, тому що в них не змінюються ступені окислення атомів ні в реагентах, ні в продуктах.
Хімічний світ людини - це різноманіття речовин, їх властивостей, еволюцій та взаємоперетворення.
Дані сучасної науки досить переконливо показують, що хімічна форма матерії - не одна з різновидів фізичних явищ, а нова, самостійна якісно складніша щабель еволюції матеріального світу, що володіє власними специфічними способами і законами розвитку.
Квантове розгляд міжатомних і міжмолекулярних взаємодій виявляє механізм хімічних процесів. Подальший розвиток хімії, зажадає вдосконалення методів квантово-механічного розрахунку.
Розміщено на Allbest