ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯИ ЗАКОНЫ ХИМИИ§1. Предмет химии. Вещества и их свойстваХимия – это наука о веществах и их превращениях. Она изучает состави строение веществ, зависимость их свойств от строения, условия и способыпревращения одних веществ в другие.Вещество – это то, из чего состоят физические тела. Сейчас известноболее 20 млн. веществ. Каждое из них можно охарактеризовать поопределенным свойствам. Свойства веществ – это признаки, по которымвещества сходны или отличаются друг от друга.Основные физические свойства веществ:• агрегатное состояние• растворимость в воде• цвет• запах• вкус• плотность• температура кипения• температура плавления• электропроводность• теплопроводностьХимия имеет большое практическое применение. Много тысячелетий томуназад человек использовал химические явления при выплавке металлов из руд,получении сплавов, варке стекла и т. д. Еще в 1751 г. М.В. Ломоносов в своемзнаменитом «Слове о пользе химии» писал: «Широко распространяет химияруки свои в дела человеческие. Куда ни посмотрим, куда ни оглянемся – вездеобращаются перед очами нашими успехи ее применения». В настоящее времяроль химии в жизни общества бесспорна и неизмерима. Химические знаниясейчас достигли такого уровня развития, что на их основе коренным образомменяются представления человека о природе и механизме ряда важнейшихтехнологических процессов. Химия помогла открыть и использовать не толькоранее неизвестные свойства веществ и материалов, но и создать новые,не существующие в природе вещества и материалы.§2. Чистые вещества и смесиЧистыми называются такие вещества, которые состоят из данного его видаи содержат другие только в небольших (определенных) количествах.Когда в химии применяют названия азот, кислород, медь, вода, сернаякислота, метан, глюкоза и другие, следует понимать, что имеются в виду чистыевещества. Если же говорят, например, природная вода, аккумуляторная сернаякислота, техническая сода, природный газ, то речь идет о смесях веществ(«неоднородных» веществах).В промышленности, технике и быту часто применяются природные смеси,например воздух, гранит, древесина, молоко и др. Широко используются такжеискусственно полученные смеси или материалы: стекло, цемент, металлическиесплавы, пластмассы, синтетические волокна, резина.Понятие «чистое» вещество является условным. Абсолютно чистыхвеществ нет. Чистоту веществ определяют содержанием примесей в процентах.Поэтому и различают ультрачистые вещества (содержащие примесей 10-7%и ниже), вещества химически чистые, технически чистые. Для очистки веществиспользуются следующие способы:• отстаивание• фильтрование• действие магнитом• выпаривание• дистилляция• хроматография• кристаллизация§3. Атомно-молекулярное учениеПервый определил химию как науку М.В. Ломоносов. Он считал, что химиядолжна строиться на точных количественных данных – «на мере и весе».М.В. Ломоносов создал учение о строении вещества, заложил основу атомномолекулярной теории. Это учение сводится к следующим положениям,изложенным в работе «Элементы математической химии»1. Каждое вещество состоит из мельчайших, далее физическинеделимых частиц (М.В. Ломоносов называл их корпускулами,впоследствии они были названы молекулами).2. Молекулы находятся в постоянном самопроизвольном движении.3. Молекулы состоят из атомов (М.В. Ломоносов называл ихэлементами).4. Атомы характеризуются определенным размером и массой.5. Молекулы могут состоять как из одинаковых, так и из различныхатомов.Молекула – это наименьшая частица вещества, сохраняющая его состави химические свойства.Молекула не может дробиться дальше без изменения химических свойствданного вещества.Между молекулами вещества существует взаимное притяжение, различноеу разных веществ. Молекулы газообразных веществ притягиваются друг к другуочень слабо, в то время как между молекулами жидких и твердых веществ силыпритяжения велики. Молекулы любого вещества находятся в непрерывномдвижении. Этим объясняются, например, изменения объема веществ принагревании, а так же явление диффузии.§4. Атом. Химический элементАтомами называются мельчайшие, химически неделимые частицы, изкоторых состоят вещества.Атом – это наименьшая частица элемента, сохраняющая его химическиесвойства. Атомы различаются зарядами ядер, массой и размерами.При химических реакциях атомы не возникают и не исчезают,а перегруппировываясь в процессе реакции, они образуют молекулы новыхвеществ. Так как единственной характеристикой атома, определяющей егопринадлежность к тому или иному элементы, является заряд ядра, то элементследует рассматривать как вид атомов, обладающих одинаковым зарядом ядра.Химические свойства атомов одного и того же элемента одинаковы, такиеатомы могут отличаться только массой.Разновидности атомов одного и того же элемента, имеющие различнуюмассу, называют изотопами.Разновидностей атомов больше чем химических элементов.В настоящее время известно 117 элементов. В природе они встречаютсядалеко не в одинаковых количествах. Необходимо различать понятия«химический элемент» и «простое вещество». Химический элемент – общеепонятие об атомах с одинаковыми химическими свойствами и зарядом ядра.Физических свойств, характерных для простого вещества, химическомуэлементу приписать нельзя. Простое вещество – это форма существованияэлемента в свободном состоянии. Один и тот же элемент может образоватьнесколько различных простых веществ.§5. Химическая символикаДля обозначения химических элементов введены химические символы.Каждый элемент имеет свой символ. Символы, как правило, состоят изначальных букв латинских названий элементов. Например, кислород –Oxygenium – обозначается буквой O, углерод – Carboneum – буквой C и т. д.Если начальные буквы латинских названий различных элементов одинаковы, ток первой букве добавляется вторая. Так, начальная буква латинского названиянатрия (Natrium) и никеля (Niccolum) одна и та же, поэтому символы ихсоответственно Na и Ni. Если под символом химического элементаподразумевать его атом, то, пользуясь символами, можно составлять, можносоставлять химические формулы веществ.Химическая формула – это изображение состава вещества посредствомхимических символов.Например, формула H3PO4 показывает, что в состав молекулыортофосфорной кислоты входят водород, фосфор и кислород и что эта молекуласодержит 3 атома водорода, 1 атом фосфора и 4 атома кислорода. Цифры справавнизу после символа элемента указывают на количество атомов данногоэлемента в молекуле вещества.Химическая формула соединения дает очень важные сведения не толькокачественного, но и количественного характера. Так, она показывает:а) из атомов каких элементов состоит молекула;б) в каких количественных соотношениях входят атомы элементовв молекулу;в) химическая формула дает возможность производить количественные(стехиометрические) расчеты. Для этого нужно знать, как принятов химии выражать массы атомов и молекул.§6. Простые и сложные веществаАллотропияМолекулы образуются из атомов. В зависимости от того, состоит лимолекула из атомов одного и того же элемента или из атомов различныхэлементов, все вещества делятся на простые и сложные.Простыми называются вещества, образованные атомами одного элемента.Например, простые вещества могут состоять из одного (He, Ne, Kr, и т. д.),двух (O2, N2, Cl2, H2 и т. д.) и большего числа атомов (S8) одного элемента.Как уже отмечалось, один и тот же элемент может образовать несколькопростых веществ. Способность химического элемента существовать в виденескольких простых веществ называется аллотропией. Простые вещества,образованные одним и тем же элементом, называются аллотропическимивидоизменениями данного элемента. Эти взаимодействия одного и того жеэлемента могут отличаться как числом (O2 и O3), так и расположением (алмаз,графит) одних и тех же атомов в молекуле. Явление аллотропии – наглядноеподтверждение зависимости свойств веществ от пространственной структуры.Сложными веществами, или химическими соединениями, называютсятакие вещества, молекулы которых состоят из атомов двух и более элементов.Например: H2O, CO2, CaCO3 т. д.Атомы, вступившие в химическое соединение друг с другом, не остаютсянеизменными. Они оказывают друг на друга взаимное влияние. Вот почемумолекулы сложного вещества обладают присущими только им свойствами и ихнельзя рассматривать как простую сумму атомов.В молекулах сложных веществ нельзя обнаружить свойств, характерныхдля исходных простых веществ, так как молекулы сложных веществ состоят изатомов химических элементов:2H2 + O2 = 2H2O.Молекула сложного вещества воды состоит из атомов химическихэлементов – водорода и кислорода, а не из веществ – водорода и кислорода.Элементы при химических реакциях не возникают и не исчезают. Вступаяв химическое взаимодействие, молекулы простых веществ одновременнос дроблением на отдельные атомы теряют свои свойства.