Войти
Образовательный портал. Образование
  • Рецепты варенья из кабачков с лимоном, с курагой и в ананасовом соке
  • Как приготовить вкусные куриные сердечки с картофелем в мультиварке Куриные сердечки рецепт в мультиварке с картофелем
  • Сырный суп с курицей и грибами Куриный суп с сыром и грибами
  • Четверка монет таро значение
  • Что такое договор найма служебного жилого помещения?
  • Хлеб по технологии в духовке на дрожжах
  • Группа натрий. Основные причины дефицита натрия. Натрий в истории

    Группа натрий. Основные
причины дефицита натрия. Натрий в истории

    1. Основные понятия, определения и законы химии

    1.2. Атом. Химический элемент. Простое вещество

    Атом - центральное понятие в химии. Все вещества состоят из атомов. Атом - предел дробления вещества химическими способами, т.е. атом - наименьшая химически неделимая частица вещества. Деление атома возможно только в физических процессах - ядерные реакции и радиоактивные превращения.

    Основные причины дефицита натрия

    Динатрийфосфат также имеет другие применения. Его можно использовать при обработке воды и в качестве огнезащитного средства. Экспериментальная конструкция 1 Воспламеняемость 2 Растворимость 3 Точка кипения 4 Материалы и реагенты Примечания 1 Результаты 1-1 Воспламеняемость 1-2 Точка кипения 1-3 Растворимость Сульфат натрия.

    Основные причины избытка натрия

    Многие из вещества земной коры. В настоящее время большая часть сульфата натрия получена из глауберитовых рудников и эксплуатации соленых озер, кроме того, безводный сульфат натрия обладает гигроскопическими свойствами и поэтому используется в качестве осушителя в лабораторной или химической промышленности.

    Современное определение атома: атом - мельчайшая химически неделимая электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

    В природе атомы существуют как в свободном (индивидуальном, изолированном) виде (например, из отдельных атомов состоят благородные газы), так и в составе различных простых и сложных веществ. Понятно, что в составе сложных веществ атомы не являются электронейтральными, а имеют избыточный положительный или отрицательный заряд (например, Na + Cl − , Ca 2+ O 2−), т.е. в сложных веществах атомы могут находиться в виде одноатомных ионов. Атомы и образующиеся из них одноатомные ионы называются атомными частицами .

    Для определения некоторых характеристик сульфата натрия. ✔ Воспроизвести на практике теоретические концепции, представленные в классе относительно решений. ✔ Обращайтесь с определенными веществами и ознакомьтесь с руководством по частому использованию в лаборатории.

    ✔ Соблюдайте поведение сульфата натрия при различных условиях. Физические свойства можно классифицировать как обширные и интенсивные. Первые зависят от количества вещества, например. Интенсивные свойства не зависят от количества вещества, например. Плотность, вязкость, температура плавления, температура кипения, среди прочих. В этой практике будет сделана ссылка на эти последние два физических свойства, которые.

    Общее число атомов в природе не поддается подсчету, однако их можно классифицировать на более узкие виды, так же, как, например, все деревья в лесу по характерным признакам делят на березы, дубы, ели, сосны и т.д. За основу классификации атомов по определенным видам взят заряд ядра, т.е. число протонов в ядре атома, так как именно эта характеристика сохраняется, независимо от того, находится атом в свободном или в химически связанном виде.

    Они тесно связаны с фазовыми изменениями, происходящими в веществах. Точка кипения. Когда жидкость в открытом контейнере начинает постепенно прогреваться, давление ее пара увеличивается до момента, когда оно становится равным атмосферному давлению; когда это происходит, жидкость достигает своей точки кипения; поэтому точка кипения зависит от давления места. Это называется нормальной температурой кипения, когда внешнее давление представляет собой атмосферу. Процесс испарения отличается от кипения, хотя верно, что когда жидкость достигает точки кипения, она начинает испаряться, то есть переходить из жидкости в газ, также верно, что вещество не обязательно достигает точки кипения. точка кипения для процесса испарения.

    Химический элемент - это вид атомных частиц с одинаковым зарядом ядра.

    Например, имеется в виду химический элемент натрий независимо от того, рассматриваются ли свободные атомы натрия или ионы Na + в составе солей.

    Не следует смешивать понятия атом , химический элемент и простое вещество . Атом - понятие конкретное, атомы существуют реально, а химический элемент - понятие абстрактное, собирательное. Например, в природе существуют конкретные атомы меди с округленными относительными атомными массами 63 и 65. А вот химический элемент медь характеризуется усредненной относительной атомной массой, приведенной в периодической таблице химических элементов Д.И. Менделеева, которая с учетом содержания изотопов равна 63,54 (в природе атомы меди с таким значением A r отсутствуют). Под атомом в химии традиционно понимается электронейтральная частица, тогда как химический элемент в природе может быть представлен как электронейтральными, так и заряженными частицами - одноатомными ионами: , , , .

    Тепло, необходимое для испарения жидкости, называется теплотой испарения. Растворимость является физическим свойством вещества, поскольку оно включает смешивание двух нереакционноспособных веществ, то есть они не образуют новых соединений, отличных от исходных. Однако растворимость на микроскопическом уровне зависит от типа связей, из которых образуются смешавшиеся вещества. Полярность существенно влияет на растворимость вещества. Большинство ионных соединений очень растворимы в воде. В химии сказано, что: аналогичное растворяет аналогичное: полярная растворяет полярную, а аполяр растворяет неполярную.

    Простое вещество - одна из форм существования химического элемента в природе (другая форма - химический элемент в составе сложных веществ). Например, химический элемент кислород в природе существует в виде простого вещества O 2 и в составе ряда сложных веществ (H 2 O, Na 2 SO 4  ⋅ 10H 2 O, Fe 3 O 4). Нередко один и тот же химический элемент образует несколько простых веществ. В этом случае говорят об аллотропии - явлении существования элемента в природе в виде нескольких простых веществ. Сами простые вещества называются аллотропными модификациями (видоизменениями ) . Ряд аллотропных модификаций известен для углерода (алмаз, графит, карбин, фуллерен, графен, тубулены), фосфора (белый, красный и черный фосфор), кислорода (кислород и озон). Из-за явления аллотропии простых веществ известно примерно в 5 раз больше, чем химических элементов.

    Термин растворимость используется как для обозначения качественного явления процесса растворения, так и для количественного выражения концентрации растворов. Растворимость вещества зависит от природы растворителя и растворенного вещества, а также от температуры и давления системы, т.е. стремления системы достичь максимального значения энтропии. Процесс взаимодействия молекул растворителя с частицами растворенного вещества с образованием агрегатов называется сольватацией, а растворителем является вода, гидратация.

    Температура вспышки - это минимальная температура, необходимая для воспламеняющегося материала для выпуска паров, которые смешиваются с воздухом, воспламеняются в присутствии магматического источника, чтобы быстро гасить. Теоретически все материалы имеют определенное количество энергии, которое остается в инерционном состоянии, то есть они не меняют свое состояние, если не происходит изменения, вызывающего реакцию. Это также можно объяснить по-другому: все материалы имеют некоторое постепенное сопротивление изменениям, так что их можно изменить только в том случае, если это изменение может кардинально изменить сопротивление материала.

    Причины аллотропии:

    • различия в количественном составе молекул (О 2 и О 3);
    • различия в строении кристаллической решетки (алмаз и графит).

    Аллотропные модификации данного элемента всегда различаются по физическим свойствам и химической активности. Например, озон активнее кислорода, а температура плавления алмаза выше, чем фуллерена. Аллотропные модификации при определенных условиях (изменение давления, температуры) могут переходить друг в друга.

    Безводный сульфат натрия обладает гигроскопическими свойствами и поэтому используется в качестве осушителя в лабораторной или химической промышленности; Он используется при производстве целлюлозы и в качестве добавки при производстве стекла. Он также добавляет моющие средства для улучшения его механического поведения и где он может представлять значительную часть общего веса.

    Информация об устойчивости и реактивности Стабильность: Стабилен при нормальных условиях. Условия, которых следует избегать: влажность, воздух и несовместимые продукты. Термин «вода» применяется на обычном языке только в жидком состоянии этого соединения, тогда как термин «лед» относится к его твердому состоянию, а термин «водяной пар» относится к его газообразному состоянию. При комнатной температуре он является жидким, без запаха, безвкусным и бесцветным, хотя он приобретает небольшой синий оттенок в больших объемах из-за преломления света при прохождении через него, поскольку он с большей легкостью поглощает длинные волны, чем короткие длины волн, Немного отклоняя последнее, в результате чего в больших количествах воды эти короткие волны становятся заметными.

    В большинстве случаев названия химического элемента и простого вещества совпадают (медь, кислород, железо, азот и т.д.), поэтому нужно различать свойства (характеристики) простого вещества как совокупности частиц и свойства химического элемента как вида атомов с одинаковым зарядом ядра.

    Простое вещество характеризуется строением (молекулярное или немолекулярное), плотностью, определенным агрегатным состоянием в данных условиях, окраской и запахом, электро- и теплопроводностью, растворимостью, твердостью, температурами кипения и плавления (t кип и t пл), вязкостью, оптическими и магнитными свойствами, молярной (относительной молекулярной) массой, химической формулой, химическими свойствами, способами получения и применением. Можно сказать, что свойства вещества - это свойства совокупности химически связанных частиц, т.е. физического тела, поскольку один атом или молекула не имеют вкуса, запаха, растворимости, температур плавления и кипения, окраски, электро- и теплопроводности.

    Это гидроксид каустической соды, используемый в промышленности при производстве бумаги, текстиля и моющих средств. Он также используется в нефтяной промышленности при подготовке буровых шламов на водной основе. При комнатной температуре гидроксид натрия представляет собой белое кристаллическое твердое вещество без запаха, которое поглощает влагу из воздуха. Это произведенное вещество. При растворении в воде или нейтрализации кислотой выделяется большое количество тепла, которое может быть достаточным для воспламенения горючих материалов.

    Свойства (характеристики ) химического элемента : атомный номер, химический знак, относительная атомная масса, масса атома, изотопный состав, распространенность в природе, положение в периодической системе, строение атома, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность, степени окисления, валентность, явление аллотропии, массовая и мольная доля в составе сложного вещества, спектры поглощения и испускания. Можно сказать, что свойства химического элемента - это свойства одной частицы или изолированных частиц.

    Гидроксид натрия очень коррозионный. Его обычно используют в твердой форме или в виде 50% -ного раствора. Соляная кислота, соляная или еще иногда называемая соляной кислотой, представляет собой водный раствор газообразного хлористого водорода. Он обычно используется в качестве химического реагента и представляет собой сильную кислоту, которая полностью диссоциирует в водном растворе. При комнатной температуре соляная кислота представляет собой бесцветный, слегка желтый, коррозийный, негорючий газ, более тяжелый, чем воздух, с сильно раздражающим запахом.

    Различия между понятиями «химический элемент» и «простое вещество» показаны в табл. 1.2 на примере азота.

    Таблица 1.2

    Различия между понятиями «химический элемент» и «простое вещество» для азота

    Азот - химический элемент Азот - простое вещество
    1. Атомный номер 7. 1. Газ (н.у.) без цвета, запаха и вкуса, не токсичен.
    2. Химический знак N. 2. Азот имеет молекулярное строение, формула N 2 , молекула состоит из двух атомов.
    3. Относительная атомная масса 14. 3. Молярная масса 28 г/моль.
    4. В природе представлен нуклидами 14 N и 15 N. 4. Плохо растворим в воде.
    5. Массовая доля в земной коре 0,030 % (16-е место по распространенности). 5. Плотность (н.у.) 1,25 г/дм 3 , немного легче воздуха, относительная плотность по гелию 7.
    6. Не имеет аллотропных модификаций. 6. Диэлектрик, плохо проводит теплоту.
    7. Входит в состав различных солей - нитратов (KNO 3 , NaNO 3 , Ca(NO 3) 2). 7. t кип = −195,8 °С; t пл = −210,0 °С.
    8. Массовая доля в аммиаке 82,35 %, входит в состав белков, аминов, ДНК. 8. Диэлектрическая проницаемость 1,00.
    9. Масса атома равна (для 14 N) 14u или 2,324 · 10 −23 г. 9. Дипольный момент равен 0.
    10. Строение атома: 7p ,7e ,7n (для 14 N), электронная конфигурация 1s 2 2s 2 2p 3 , два электронных слоя, пять валентных электронов и др. 10. Имеет молекулярную кристаллическую решетку (в твердом состоянии).
    11. В периодической системе находится во 2-м периоде и VA-группе, относится к семейству p -элементов. 11. В атмосфере объемная доля 78 %.
    12. Энергия ионизации 1402,3 кДж/моль, сродство к электрону −20 кДж/моль, электроотрицательность 3,07. 12. Мировое производство 44 · 10 6 т в год.
    13. Проявляет ковалентности I, II, III, IV и степени окисления −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5. 13. Получают: в лаборатории - нагреванием NH 4 NO 2 ; в промышленности - нагреванием сжиженного воздуха.
    14. Радиус атома (орбитальный) 0,052 нм. 14. Химически малоактивен, при нагревании взаимодействует с кислородом, металлами.
    15. Основная линия в спектре 399,5 нм. 15. Используется для создания инертной атмосферы при сушке взрывчатых веществ, при хранении ценных произведений живописи и рукописей, для создания низких температур (жидкий азот).
    16. В организме среднего человека (масса тела 70,0 кг) содержится 1,8 кг азота.
    17. В составе аммиака участвует в образовании водородной связи.

    Пример 1.2. Укажите, в каких из приведенных утверждений кислород упоминается как химический элемент:

    При воздействии воздуха хлористый водород образует густые белые коррозионные пары. Соляная кислота может выделяться вулканами. Затем соляную кислоту можно использовать для получения солей, называемых хлоридами, таких как хлорид натрия. При смешивании с водой в любой пропорции она дает азеотропную смесь. Основной продукт алкогольных напитков, таких как вино, пиво или спиртные напитки; В дополнение к использованию в кулинарных целях этанол широко используется во многих отраслях промышленности и в фармацевтическом секторе в качестве активного ингредиента или наполнителя некоторых лекарств и косметических средств.

    • а) масса атома равна 16u;
    • б) образует две аллотропные модификации;
    • в) молярная масса равна 32 г/моль;
    • г) плохо растворим в воде.

    Решение. Утверждения в), г) относятся к простому веществу, а утверждения а), б) - к химическому элементу кислороду.

    Ответ : 3).

    Каждый химический элемент имеет свое условное обозначение - химический знак ( символ ) : K, Na, O, N, Cu и т.д.

    Он является хорошим растворителем и может использоваться в качестве антифриза. Сульфат натрия добавляют в тигле. Поджигается люминофор и очень осторожно приближается к тиглю над веществом, делая очень гладкие полукруглые движения. Если вещество представляло некоторый тип окраски во время горения. 2 Растворимость: 5 пробирок помещаются в стойку. Он добавляется с пипеткой или шпателем в зависимости от того, являются ли разные растворители твердыми или жидкими в каждой пробирке, сигнализируя о каждом из содержащихся в нем веществ.

    К ним добавляют небольшое количество с помощью шпателя сульфата натрия. Пробирки встряхивают для анализа и определения реакции каждого из растворителей с сульфатом натрия. В зависимости от реакции, полученной в каждой пробирке, результаты регистрируются.

    Химический знак может также выражать состав простого вещества. Например, символ химического элемента Fe отражает также состав простого вещества железо. Однако химические знаки O, H, N, Cl обозначают только химические элементы; простые вещества имеют формулы O 2 , H 2 , N 2 , Cl 2 .

    Как уже отмечалось, в большинстве случаев названия химических элементов и простых веществ совпадают. Исключения составляют названия аллотропных модификаций углерода (алмаз, графит, карбин, фуллерен) и одной из модификаций кислорода (кислород и озон). Например, когда мы употребляем слово «графит», то имеем в виду только простое вещество (но не химический элемент) углерод.

    Чтобы найти точку кипения сульфата натрия, мы приготовим раствор в концентрации 1 М с учетом объема, который будет использоваться; по формулам. Возьмите капиллярную трубку и осторожно нагреть ее на краю пламени, пока она полностью не закрывается, заставляя ее вращаться во время нагрева.

    В капилляр вводится количество сульфата натрия. Отопления: штатив, зажигалка, нагревательная плита. Возьмите стакан и залейте его маслом чуть более чем наполовину. Термометр должен быть подключен к универсальной опоре с помощью зажима бюретки. Возьмите капилляр и присоединитесь к термометру с медным проводом, принимая во внимание, что термометр и капилляр подвешены на «водяной бане» относительно стакана водой, таким образом, чтобы он закрывал лампу термометр, но убедитесь, что конец капилляра находится выше уровня воды.

    Распространенность химических элементов в природе выражается в массовых и мольных долях. Массовая доля w - отношение массы атомов данного элемента к общей массе атомов всех элементов. Мольная доля χ - отношение числа атомов данного элемента к общему числу атомов всех элементов.

    В земной коре (слой толщиной около 16 км) наибольшую массовую (49,13 %) и мольную (55 %) доли имеют атомы кислорода, на втором месте - атомы кремния (w (Si) = 26 %, χ(Si) = 16,35 %). В Галактике почти 92 % от общего числа атомов составляют атомы водорода, а 7,9 % - атомы гелия. Массовые доли атомов основных элементов в организме человека: O - 65 %, C - 18 %, H - 10 %, N - 3 %, Ca - 1,5 %, P - 1,2 %.

    Зажигалка зажигается, и ее нагревают осторожно, пытаясь, чтобы температура не увеличивалась более чем на 1 градус каждые 20 секунд. Когда вы можете встряхнуть воду для ванны с помощью мешалки для гомогенизации отопления. Тщательно соблюдайте термометр и состояние вещества внутри капилляра во время нагрева. Запишите температуру, при которой вещество внутри капилляра выдает первый пузырь. Когда вещество внутри капилляра показывает нам много пузырьков, мы возвращаемся к наблюдению за термометром и отмечаем, что температура выбрасывается.

    Пробирки Капиллярная трубка Зажим для бюретки Осадительный стакан Медная проволока Тигель Термометр Зажигалка Нагревательная пластина Штатив Универсальная поддержка. ✔ Для получения приблизительных результатов важно: чистота, точность. В принятии данных, крайнем осмотрительности и заметьте малейшее изменение. ✔ Сульфат натрия легко растворялся, никаких резких изменений температуры или цвета не наблюдалось ни в одном из веществ, которые реагировали, ни при повышении температуры.

    Абсолютные значения масс атомов чрезвычайно малы (например, масса атома кислорода порядка 2,7 ⋅ 10 −23 г) и неудобны для проведения расчетов. По этой причине была разработана шкала относительных атомных масс элементов. В настоящее время за единицу измерения относительных атомных масс принята 1/12 часть массы атома нуклида С-12. Данная величина называется постоянной атомной массы или атомной единицей массы (а.е.м.) и имеет международное обозначение u:

    Была выполнена сборка универсальной опоры с ее соответствующими элементами, зажигалка была включена, стакан емкостью 250 мл был помещен на штатив и добавлено 150 мл масла; зажим гайки служил опорой для термометра, который, в свою очередь, с помощью медной проволоки содержал небольшую пробирку, содержащую 1 М раствор сульфата натрия и капилляр.

    1-3 Растворимость сульфата натрия Таблица №1, Синтезная растворимость сульфата натрия. ✔ Можно будет найти ту же точку кипения с еще одним решением. Более «насильственный» способ? ✔ Существует связь между свойствами 70% этанола и ацетона, поскольку. Сульфат натрия в них не растворялся?

    m u = 1 а. е. м. = 1 u = 1 / 12 (m a 12 C) =

    1,66 ⋅ 10 − 24 г = 1,66 ⋅ 10 − 27 кг.

    Нетрудно показать, что численное значение u равно 1/N A:

    1 u = 1 12 m a (12 C) = 1 12 M (C) N A = 1 12 12 N A = 1 N A =

    1 6,02 ⋅ 10 23 = 1,66 ⋅ 10 − 24 (г).

    Относительная атомная масса элемента A r (Э) - это физическая безразмерная величина, которая показывает, во сколько раз масса атома или средняя масса атома (соответственно для изотопно-чистых и изотопно-смешанных элементов) больше 1/12 части массы атома нуклида С-12:

    A r (Э) = m a (Э) 1 а. е. м. = m a (Э) 1 u . (1.1)

    Зная относительную атомную массу, можно легко рассчитать массу атома:

    m a (Э) = A r (Э)u = A r (Э) ⋅ 1,66 ⋅ 10 −24 (г) =

    A r (Э) ⋅ 1,66 ⋅ 10 −27 (кг).

    Молекула. Ион. Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Химическое уравнение

    При взаимодействии атомов образуются более сложные частицы - молекулы.

    Молекула - наименьшая электронейтральная обособленная совокупность атомов, способная к самостоятельному существованию и являющаяся носителем химических свойств вещества.

    Молекулы имеют тот же качественный и количественный состав, что и образованное ими вещество. Химическая связь между атомами в молекуле гораздо прочнее, чем силы взаимодействия между молекулами (именно поэтому молекулу и можно рассматривать как обособленную, изолированную частицу). В химических реакциях молекулы, в отличие от атомов, не сохраняются (разрушаются). Подобно атому, отдельная молекула не обладает такими физическими свойствами вещества, как окраска и запах, температуры плавления и кипения, растворимость, тепло- и электропроводность и др.

    Подчеркнем, что молекула является именно носителем химических свойств вещества; нельзя говорить, что молекула сохраняет (имеет точно такие же) химические свойства вещества, поскольку на химические свойства вещества существенное влияние оказывает межмолекулярное взаимодействие, которое для отдельной молекулы отсутствует. Например, способностью взрываться обладает вещество тринитроглицерин, но не отдельная молекула тринитроглицерина.

    Ион - атом или группа атомов, имеющие положительный или отрицательный заряд.

    Положительно заряженные ионы называются катионами , а отрицательно заряженные - анионами . Ионы бывают простые , т.е. одноатомные (K + , Cl −), и сложные (NH 4 + , NO 3 −), одно - (Na + , Cl −) и многозарядные (Fe 3+ , PO 4 3 −).

    1. Для данного элемента простой ион и нейтральный атом имеют одинаковое число протонов и нейтронов, но различаются числом электронов: у катиона их меньше, а у аниона больше, чем у электронейтрального атома.

    2. Масса простого или сложного иона такая же, как и масса соответствующей электронейтральной частицы.

    Следует иметь в виду, что далеко не все вещества состоят из молекул.

    Вещества, состоящие из молекул, называют веществами молекулярного строения . Это могут быть как простые (аргон, кислород, фуллерен), так и сложные (вода, метан, аммиак, бензол) вещества.

    Молекулярное строение имеют все газы и практически все жидкости (исключение - ртуть); твердые вещества могут иметь как молекулярное (сахароза, фруктоза, иод, белый фосфор, фосфорная кислота), так и немолекулярное строение (алмаз, черный и красный фосфор, карборунд SiC, поваренная соль NaCl). В веществах молекулярного строения связи между молекулами (межмолекулярное взаимодействие) слабые. При нагревании они легко разрушаются. Именно по этой причине вещества молекулярного строения имеют сравнительно низкие температуры плавления и кипения, летучи (вследствие этого часто имеют запах).

    Вещества немолекулярного строения состоят из электронейтральных атомов либо простых или сложных ионов. Из электронейтральных атомов состоят, например, алмаз, графит, черный фосфор, кремний, бор, а из простых и сложных ионов - соли, например KF и NH 4 NO 3 . Из положительно заряженных атомов (катионов) состоят металлы. Немолекулярное строение имеют также карборунд SiC, оксид кремния(IV) SiO 2 , щелочи (KOH, NaOH), большинство солей (KCl, CaCO 3), бинарные соединения металлов с неметаллами (основные и амфотерные оксиды, гидриды, карбиды, силициды, нитриды, фосфиды), интерметаллиды (соединения металлов друг с другом). В веществах немолекулярного строения отдельные атомы или ионы связаны между собой прочными химическими связями, поэтому при обычных условиях эти вещества твердые, нелетучи, имеют высокие температуры плавления.

    Например, сахароза (молекулярное строение) плавится при 185 °С, а хлорид натрия (немолекулярное строение) - при 801 °С.

    В газовой фазе все вещества состоят из молекул, и даже те, которые при обычной температуре имеют немолекулярное строение. Например, при высокой температуре в газовой фазе обнаружены молекулы NaCl, K 2 , SiO 2 .

    Для веществ, разлагающихся при нагревании (CaCO 3 , KNO 3 , NaHCO 3), получить молекулы нагреванием вещества нельзя

    Молекулярные вещества составляют основу органического мира, а немолекулярные - неорганического (минерального) мира.

    Химическая формула. Формульная единица. Химическое уравнение

    Состав любого вещества выражается с помощью химической формулы. Химическая формула - это изображение качественного и количественного состава вещества с помощью символов химических элементов, а также числовых, буквенных и других знаков.

    Для простых веществ немолекулярного строения химическая формула совпадает со знаком химического элемента (например, Cu, Al, B, Р). В формуле простого вещества молекулярного строения указывают (если необходимо) число атомов в молекуле: O 3 , P 4 , S 8 , C 60 , C 70 , C 80 и т.д. Формулы благородных газов всегда записывают с одним атомом: He, Ne, Ar, Xe, Kr, Rn. При записи уравнений химических реакций химические формулы некоторых многоатомных молекул простых веществ можно (если специально не оговорено) записывать в виде символов элементов (одиночных атомов): P 4 → P, S 8 → S, C 60 → C (нельзя это делать для озона О 3 , кислорода О 2 , азота N 2 , галогенов, водорода).

    Для сложных веществ молекулярного строения различают эмпирическую (простейшую) и молекулярную (истинную) формулы. Эмпирическая формула показывает наименьшее целочисленное соотношение чисел атомов в молекуле, а молекулярная формула - истинное целочисленное соотношение атомов. Например, истинная формула этана С 2 H 6 , а простейшая - CН 3 . Простейшую формулу получают делением (сокращением) чисел атомов элементов в истинной формуле на какое-либо подходящее число. Например, простейшую формулу этана получили делением чисел атомов С и Н на 2.

    Простейшая и истинная формулы могут как совпадать (метан CH 4 , аммиак NH 3 , вода H 2 O), так и не совпадать (оксид фосфора(V) Р 4 О 10 , бензол C 6 H 6 , пероксид водорода Н 2 О 2 , глюкоза C 6 H 12 O 6).

    Химические формулы позволяют рассчитывать массовые доли атомов элементов в веществе.

    Массовая доля w атомов элемента Э в веществе определяется по формуле

    w (Э) = A r (Э) ⋅ N (Э) M r (В) , (1.2)

    где N (Э) - число атомов элемента в формуле вещества; M r (В) - относительная молекулярная (формульная) масса вещества.

    Например, для серной кислоты M r (H 2 SO 4) = 98, тогда массовая доля атомов кислорода в этой кислоте

    w (O) = A r (O) ⋅ N (O) M r (H 2 SO 4) = 16 ⋅ 4 98 ≈ 0,653 (65,3 %) .

    По формуле (1.2) находят число атомов элемента в молекуле или формульной единице:

    N (Э) = M r (В) ⋅ w (Э) A r (Э) (1.3)

    или молярную (относительную молекулярную или формульную) массу вещества:

    M r (В) = A r (Э) ⋅ N (Э) w (Э) . (1.4)

    В формулах 1.2–1.4 значения w (Э) даны в долях единицы.

    Пример 1.3. В некотором веществе массовая доля атомов серы составляет 36,78 %, а число атомов серы в одной формульной единице равно двум. Укажите молярную массу (г/моль) вещества:

    Решение . Используя формулу 1.4, находим

    M r = A r (S) ⋅ N (S) w (S) = 32 ⋅ 2 0,3678 = 174 ,

    M = 174 г/моль.

    Ответ : 2).

    В следующем примере показан способ нахождения простейшей формулы вещества по массовым долям элементов.

    Пример 1.4. В некотором оксиде хлора массовая доля атомов хлора равна 38,8 %. Найдите формулу оксида.

    Решение . Так как w (Cl) + w (O) = 100 %, то

    w (O) = 100 % − 38,8 % = 61,2 %.

    Если масса вещества равна 100 г, то m (Cl) = 38,8 г и m (O) = = 61,2 г.

    Представим формулу оксида как Cl x O y . Имеем

    x   :   y = n (Cl)   :   n (O) = m (Cl) M (Cl) : m (O) M (O) ;

    x   :   y = 38,8 35,5   :   61,2 16 = 1,093   :   3,825 .

    Разделив полученные числа на наименьшее из них (1,093), найдем, что x : y = 1: 3,5 или, домножив на 2, получаем x : y = 2: 7. Следовательно, формула оксида Cl 2 O 7 .

    Ответ : Cl 2 O 7 .

    Для всех сложных веществ немолекулярного строения химические формулы являются эмпирическими и отражают состав не молекул, а так называемых формульных единиц.

    Формульная единица (ФЕ) - группа атомов, соответствующая простейшей формуле вещества немолекулярного строения.

    Таким образом, химические формулы веществ немолекулярного строения - это формульные единицы. Примеры формульных единиц: KOH, NaCl, CaCO 3 , Fe 3 C, SiO 2 , SiC, KNa 2 , CuZn 3, Al 2 O 3 , NaH, Ca 2 Si, Mg 3 N 2 , Na 2 SO 4 , K 3 PO 4 и т.д.

    Формульные единицы можно рассматривать как структурные единицы веществ немолекулярного строения. Для веществ молекулярного строения таковыми, очевидно, являются реально существующие молекулы.

    С помощью химических формул записываются уравнения химических реакций.

    Химическое уравнение - это условная запись химической реакции с помощью химических формул и других знаков (равно, плюс, минус, стрелками др.).

    Химическое уравнение является следствием закона сохранения массы, поэтому оно составляется так, чтобы числа атомов каждого элемента в его обеих частях были равными.

    Цифры перед формулами называются стехиометрическими коэффициентами , при этом единица не записывается, но подразумевается (!) и учитывается при подсчете общей суммы стехиометрических коэффициентов. Стехиометрические коэффициенты показывают, в каких мольных отношениях реагируют исходные вещества и образуются продукты реакции. Например, для реакции, уравнение которой

    3Fe 3 O 4 + 8Al = 9Fe + 4Al 2 O 3

    n (Fe 3 O 4) n (Al) = 3 8 ; n (Al) n (Fe) = 8 9 и т.д.

    В схемах реакций коэффициенты не расставляют и вместо знака равенства используют стрелку:

    FeS 2 + O 2 → Fe 2 O 3 + SO 2

    Стрелка применяется и при записи уравнений химических реакций с участием органических веществ (чтобы не путать знак равно с двойной связью):

    CH 2 =CH 2 + Br 2 → CH 2 Br–CH 2 Br,

    а также уравнений электрохимической диссоциации сильных электролитов:

    NaCl → Na + + Cl − .

    Закон постоянства состава

    Для веществ молекулярного строения справедлив закон постоянства состава (Ж. Пруст, 1808): всякое вещество молекулярного строения независимо от способа и условий получения имеет постоянный качественный и количественный состав.

    Из закона постоянства состава следует, что в молекулярных соединениях элементы должны находиться в строго определенных массовых пропорциях, т.е. иметь постоянную массовую долю. Это верно, если изотопный состав элемента не изменяется. Например, массовая доля атомов водорода в воде независимо от способа ее получения из природных веществ (синтез из простых веществ, нагревание медного купороса CuSO 4 · 5H 2 O и др.) будет всегда равна 11,1 %. Однако в воде, полученной взаимодействием молекул дейтерия (нуклид водорода с A r ≈ 2) и природного кислорода (A r = 16), массовая доля атомов водорода

    w (H) = 2 ⋅ 2 2 ⋅ 2 + 16 = 0,2 (20 %) .

    Вещества, подчиняющиеся закону постоянства состава, т.е. вещества молекулярного строения, называются стехиометрическими .

    Вещества немолекулярного строения (особенно карбиды, гидриды, нитриды, оксиды и сульфиды металлов d -семейства) закону постоянства состава не подчиняются, поэтому их называют нестехиометрическими . Например, в зависимости от условий получения (температура, давление) состав оксида титана(II) переменный и колеблется в пределах TiO 0,7 –TiO 1,3 , т.е. в кристалле этого оксида на 10 атомов титана может приходиться от 7 до 13 атомов кислорода. Однако для многих веществ немолекулярного строения (KCl, NaOH, CuSO 4) отклонения от постоянства состава весьма незначительны, поэтому можно считать, что их состав практически не зависит от способа получения.

    Относительная молекулярная и формульная масса

    Для характеристики веществ соответственно молекулярного и немолекулярного строения вводятся понятия «относительная молекулярная масса» и «относительная формульная масса», которые обозначаются одинаковым символом - M r

    Относительная молекулярная масса - безразмерная физическая величина, которая показывает, во сколько раз масса молекулы больше 1/12 части массы атома нуклида С-12:

    M r (B) = m мол (B) u . (1.5)

    Относительная формульная масса - безразмерная физическая величина, которая показывает, во сколько раз масса формульной единицы больше 1/12 части массы атома нуклида С-12:

    M r (B) = m ФЕ (B) u . (1.6)

    Формулы (1.5) и (1.6) позволяют находить массу молекулы или ФЕ:

    m (мол, ФЕ) = uM r . (1.7)

    На практике значения M r находят суммированием относительных атомных масс элементов, образующих молекулу или формульную единицу, с учетом числа отдельных атомов. Например:

    M r (H 3 PO 4) = 3A r (H) + A r (P) + 4A r (O) =

    3 ⋅ 1 + 31 + 4 ⋅ 16 = 98.

    Название «натрий» происходит от латинского слова natrium (ср. др.-греч. νίτρον ), которое было заимствовано из среднеегипетского языка (nṯr ), где оно означало среди прочего: «сода», «едкий натр» .

    Аббревиатура «Na» и слово natrium были впервые использованы академиком, основателем шведского общества врачей Йенсом Якобсом Берцелиусом (Jöns Jakob Berzelius, 1779-1848) для обозначения природных минеральных солей, в состав которых входила сода . Ранее (а также до сих пор в английском, французском и ряде других языков) элемент именовался содий (лат. sodium ) - это название sodium , возможно, восходит к арабскому слову suda , означающему «головная боль», так как сода применялась в то время в качестве лекарства от головной боли .

    Натрий впервые был получен английским химиком Хемфри Дэви , который сообщил об этом 19 ноября 1807 года в Бэкеровской лекции (в рукописи лекции Дэви указал, что он открыл калий 6 октября 1807 года, а натрий - через несколько дней после калия ), электролизом расплава гидроксида натрия .

    Нахождение в природе

    N a 2 C O 3 + 2 C → 1000 o C 2 N a + 3 C O . {\displaystyle {\mathsf {Na_{2}CO_{3}+2C\ {\xrightarrow {1000^{o}C}}\ 2Na+3CO.}}}

    Вместо угля могут быть использованы карбид кальция , алюминий , кремний , ферросилиций , силикоалюминий .

    С появлением электроэнергетики более практичным стал другой способ получения натрия - электролиз расплава едкого натра или хлорида натрия . В настоящее время электролиз - основной способ получения натрия.

    Натрий также можно получить цирконийтермическим методом или термическим разложением азида натрия .

    Физические свойства

    Натрий - серебристо-белый металл , в тонких слоях с фиолетовым оттенком, пластичен, даже мягок (легко режется ножом), свежий срез натрия блестит. Величины электропроводности и теплопроводности натрия достаточно высоки, плотность равна 0,96842 г/см³ (при 19,7 °C ), температура плавления 97,86 °C , температура кипения 883,15 °C .

    Под давлением становится прозрачным и красным, как рубин .

    При комнатной температуре натрий образует кристаллы в кубической сингонии , пространственная группа I m 3m , параметры ячейки a = 0,42820 нм , Z = 2 .

    При температуре −268 °С (5 К) натрий переходит в гексагональную фазу , пространственная группа P 6 3 /mmc , параметры ячейки a = 0,3767 нм , c = 0,6154 нм , Z = 2 .

    Химические свойства

    Щелочной металл на воздухе легко окисляется до оксида натрия . Для защиты от кислорода воздуха металлический натрий хранят под слоем керосина .

    4 N a + O 2 → 2 N a 2 O {\displaystyle {\mathsf {4Na+O_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ 2Na_{2}O}}}

    При горении на воздухе или в кислороде образуется пероксид натрия :

    2 N a + O 2 → N a 2 O 2 {\displaystyle {\mathsf {2Na+O_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ Na_{2}O_{2}}}}

    С водой натрий реагирует очень бурно, помещённый в воду кусочек натрия всплывает, из-за выделяющегося тепла плавится, превращаясь в белый шарик, который быстро движется в разных направлениях по поверхности воды , реакция идёт с выделением водорода , который может воспламениться. Уравнение реакции:

    2 N a + 2 H 2 O → 2 N a O H + H 2 {\displaystyle {\mathsf {2Na+2H_{2}O\ {\xrightarrow {\ }}\ 2NaOH+H_{2}\uparrow }}}

    Как и все щелочные металлы, натрий является сильным восстановителем и энергично взаимодействуют со многими неметаллами (за исключением азота , иода , углерода , благородных газов):

    2 N a + C l 2 → 2 N a C l {\textstyle {\mathsf {2Na+Cl_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ 2NaCl}}} 2 N a + H 2 → 250 − 400 o C , p 2 N a H {\displaystyle {\mathsf {2Na+H_{2}\ {\xrightarrow {250-400^{o}C,p}}\ 2NaH}}}

    Натрий также используется в газоразрядных лампах высокого и низкого давления (НЛВД и НЛНД). Лампы НЛВД типа ДНаТ (Дуговая Натриевая Трубчатая) очень широко применяются в уличном освещении. Они дают ярко-жёлтый свет. Срок службы ламп ДНаТ составляет 12-24 тысяч часов. Поэтому газоразрядные лампы типа ДНаТ незаменимы для городского, архитектурного и промышленного освещения. Также существуют лампы ДНаС, ДНаМТ (Дуговая Натриевая Матовая), ДНаЗ (Дуговая Натриевая Зеркальная) и ДНаТБР (Дуговая Натриевая Трубчатая Без Ртути).

    Металлический натрий применяется в качественном анализе органического вещества. Сплав натрия и исследуемого вещества нейтрализуют этанолом , добавляют несколько миллилитров дистиллированной воды и делят на 3 части, проба Ж. Лассеня (1843), направлена на определение азота, серы и галогенов (проба Бейльштейна).

    Хлорид натрия (поваренная соль) - древнейшее применяемое вкусовое и консервирующее средство.

    Азид натрия (NaN 3) применяется в качестве азотирующего средства в металлургии и при получении