Материал: Конспект лекций для студентов специальности 1 48 01 02 Химическая технология органических веществ, материалов и изделий
Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам
СОДЕРЖАНИЕ
Основные понятия и определения
Направленность ковалентной связи. Гибридизация орбиталей
Насыщаемость ковалентной связи
5 Общие свойства растворов. Идеальные растворы. Законы Рауля
Если в раствор добавить, например гидроксид натрия
Влияние pH на растворимость электролитов
Преимущественное направление ионно-молекулярных реакций
Получение заданного вещества реакцией обмена
Восстановители-металлы (простые вещества)
Составление материального баланса в полуреакциях
Комплексные соединения в окислительно-восстановительных реакциях
Электронный баланс в полуреакциях
Уравнение Нернста для металлического электрода
Электрохимический ряд металлов
Материальный баланс электрохимических реакций. Законы Фарадея
Таблица А.1 – Константы ионизации некоторых кислот и оснований
Министерство образования Республики БеларусьУчреждение образования«МОГИЛЁВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙУНИВЕРСИТЕТ ПРОДОВОЛЬСТВИЯ»В. В. ЯсинецкийТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИКонспект лекций для студентов специальности 1- 48 01 02«Химическая технология органических веществ, материалов и изделий»МОГИЛЁВ 2010УДК 541ББК 24.1Я 81Рецензенты: кандидат химических наук, доцент А.С. Тихонов, кандидат химичсеких наук, доцент Н.И. СухареваРекомендовано кафедрой химии МГУПУтверждено Научно-методическим советом МГУПЯсинецкий В. В.Я 81 Теоретические основы химии: конспект лекций для студентов специальности 1 – 48 01 02 «Химическая технология органических веществ, материалов и изделий» / В.В. ясинецкий. – Могилев: МГУП, 2010. – 176 с.ISBN 978-985-6979-11-1На слвременном уровне рассмотрено учение о строении вещества, общих закономерностях протекания химических реакций и их основных типах. Изложенная классификация химических реакций позволяет прогнозировать возможность их протекания и варианты образующихся продуктов. Последовательность, логичность и взаимосвязь излагаемого материала способствует развитию ъхимического мышления и усвоению учебного материала, а многочисленные примеры – его закреплению. УДК 541ББК 24.1ISBN 978-985-6979-11-1 Ясинецкий, В.В., 2010 УО «Могилевский государственный университет продовольствия», 2010
| Содержание | |
| Введение | 3 |
| 1 Количество вещества в химических и инженерных расчетах. Концентрация растворов | 4 |
| 2 Строение атома. Периодический закон и таблица элементов Д.И.Менделеева | 20 |
| 3 Химическая связь | 33 |
| 4 Общие закономерности протекания химических реакций | 47 |
| 5 Общие свойства растворов. Идеальные растворы. Законы Рауля | 70 |
| 6 Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация. Буферные растворы | 72 |
| 7 Гидролиз солей | 86 |
| 8 Гетерогенные равновесия в растворах электролитов | 99 |
| 9 Комплексные соединения | 108 |
| 10 Ионно-молекулярные (обменные) реакции в растворах электролитов | 120 |
| 11 Окислительно-восстановительные свойства веществ.Окислительно-восстановительные реакции | 131 |
| 12 Электрохимические реакции | 146 |
| 13 Коррозия металлов | 155 |
| 14 Электролиз | 160 |
| 15 Химические источники электрической энергии (ХИЭЭ) | 166 |
| Приложение А (справочное) | 170 |
| Список литературы | 175 |
ВведениеСовременная химия – одна из областей естествознания и, в свою очередь, – весьма разветвленная наука. Она включает учение о строении вещества (квантовую химию, кристаллохимию), о свойствах веществ, связанных с их строением, о закономерностях, которым подчиняются превращения одних веществ в другие (физическая химия), о способах инициирования химических реакций (фотохимия, радиационная химия) и др. С других позиций, по природе изучаемых объектов и методов их исследования, химию разделяют на неорганическую, органическую, биологическую и др.Каждое из этих направлений – пласт знаний, иногда, кажется, автономный, но в их основе – общие фундаментальные законы природы – закон сохранения массы и закон сохранения энергии. Целью преподавания «Теоретических основ химии» является приобретение студентами знаний, навыков и умений, необходимых для изучения последующих химических дисциплин: неорганической, органической, аналитической, физической и коллоидной химии, а также применение их при изучении специальных дисциплин по технологии отрасли.1 Количество вещества в химических и инженерных расчетах. Концентрация растворовБольшинство химических, биохимических реакций протекают в растворах, поэтому тема «Концентрация растворов» относится к важнейшим в курсе химии. Без знаний и определенных навыков по этой теме невозможно приготовить растворы для проведения заданного эксперимента, контролировать протекание как отдельной реакции, так и технологического процесса в целом, т.к. различными методами анализа (чисто химическими или инструментальными) чаще всего определяются концентрации веществ.
Основные понятия и определения
Растворами называют гомогенные многокомпонентные системы (жидкие, газообразные, твердые), в которых соотношение между компонентами может меняться в широких пределах.Один из компонентов раствора называют растворителем – чаще это то вещество, которое при образовании раствора не меняет своего агрегатного состояния (если таких веществ несколько, то за растворитель обычно принимают тот компонент, которого больше).Соотношение компонентов в растворе можно показать различными способами. В зависимости от того, в каких единицах показано это соотношение, различают массовую (мольную, объемную) долю растворенного вещества, титр, молярность, моляльность, нормальность раствора и др. Прежде чем приступить к решению задач на тему «Концентрация растворов», следует помнить, что необходимое количество твердого вещества обычно взвешивают или отмеряют его объем. Единицы измерения массы: грамм (г), килограмм (кг), тонна (т) и др.; в международной системе (СИ) – кг. Соотношение размерностей: 1т = 103 кг = 106 г. Жидкие или газообразные вещества обычно не взвешивают, а отмеряют необходимый их объем. Единицы измерения объема: миллилитр (мл или см3), литр (л или дм3), кубометр (м3). Соотношение размерностей: 1м3 = 103 л (дм3) = 106 мл (см3). За единицу объема в СИ принят м3. Соотношение между объемом и массой определяется плотностью = m(X)/V(X). Плотность в СИ измеряется в кг/м3; на практике используются и другие размерности (г/мл, кг/л,т/м3 и др.). Следует иметь в виду, что выражение плотности в г/мл, кг/л или т/м3дает одну и ту же величину, но для перевода в СИ (кг/м3) ее необходимо умножить на 1000. Так, плотность жидкой воды (н.у.) равна 1г/мл = 1кг/л = 1т/м3, в СИ – 1000 кг/м3.Моль – химическое количество вещества – одна из основных единиц СИ – это количество вещества, содержащее столько формульных единиц (молекул, атомов, ионов, электронов или др. частиц), сколько атомов содержится в нуклиде 12С массой 0,012 кг. Масса 1моль вещества (Х) называется молярной массой, обозначается М(Х) и в соответствии с определением выражается в
г/моль. Молярная масса численно равна относительной молекулярной массе. Например, М(Na) = 23 г/моль, М(O2) = 32 г/моль, M(CaSO3) = 120 г/моль, M(SO32–) = 80 г/ моль и т.д.Масса и химическое количество какого-либо вещества, n(Х), связаны молярной массой этого вещества, M(X):
Объем газообразного вещества V(Х) и его химическое количество связаны молярным объемом VM:
Плотность газов, состоящих из неполярных или малополярных молекул (H2, O2, N2, CO, CO2 и др.), с точностью, достаточной для технических расчетов, можно определить с помощью молярного объемаи молярной массы:
При решении учебных задачобычно предполагается, что при нормальных условиях Vm = 22,4дм3/моль (или л/моль).Способы выражения соотношения компонентов в раствореМассовая доля растворенного вещества показывает соотношение массы растворенного вещества и массы раствора; это безразмерная физическая величина, выражают ее вдолях единицы или в процентах (%):
где m(X) – масса растворенного вещества;mр–ра – масса раствора.Например, в растворе КОН с массовой долей растворенного вещества w(КОН) = 0,2 (или 20%) соотношение масс КОН и раствора m(KOH)/mр–ра = 0,2 (или, другими словами, в 100 граммах такого раствора содержится 20 г KOH).Обратите внимание,что массовая доля –
| m(X) = n(X)M(X) | (1.1) |
| V(X) = n(X)×Vm | (1.2) |
 (X) = M(X)/Vm | (1.3) |
| w(X) = m(X)/mр–ра | (1.4) |
| w(X)% = w(X)100% = n(X)∙100%/mр-ра | (1.5) |
относительная величина, поэтому в уравнениях(1.4, 1.5) масса, как раствора, так и отдельных его компонентов, может выражаться в любых, но одинаковых единицах измерения(г, кг, т).Коэффициент растворимости. Растворимость – Эти характеристики часто приводят в справочной (особенно технической) литературе:– коэффициент растворимости (ks) показывает соотношение масс растворенного вещества и растворителя:
– растворимость вещества (S) – это максимальная масса вещества, которую можно растворить в 100 г растворителя. Концентрация количества вещества (или молярная концентрация растворенного вещества или молярность раствора).Молярность раствора,С(X),показывает, какое количество растворенного вещества содержится в 1 литре раствора. Она равна отношению химического количества растворенного вещества, n(X), к объему раствора Vр–ра:
Например, С(H2SO4) = 2 моль/дм3 или 2 моль/л или 2 М означает, что в одном дм3 (1 литре) такого раствора содержится 2 моля серной кислоты.Пересчет массовой доли растворенного вещества в молярность раствора (и наоборот)Для пересчета массовой доли растворенного вещества в молярность необходимо в уравнении (1.4) массу растворенного вещества выразить через его количество (моль), а массу раствора – через его объем (л): m(X) = n(X)·M(X) и mр-ра = Vр-ра·р-ра,тогда получим: w(X) = n(X)·M(X)/Vр-ра· р-ра = С(Х)∙ М(Х)/ Vр-ра· р-ра В полученном уравнении необходимо учестьсоответствие единиц измерения плотности (г/мл, кг/л) и молярной массы (г/моль);
| ks = m(X)/mр–ля | (1.6) |
| С(X) = n(X)/Vр–ра, моль/дм3, моль/л или М | (1.7) |
р-ра = С(Х)∙ М(Х)/ Vр-ра· р-ра В полученном уравнении необходимо учестьсоответствие единиц измерения плотности (г/мл, кг/л) и молярной массы (г/моль);
Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/274165