Материал: Альонкіна К. В., Сотниченко Т. Д Хімія. Підготовка до ЗНО

тема 1. основні хімічні Поняття. Речовина

Тема 1. Основні хімічні поняття. Речовина

Перевірте свої знання

Виконайте тест 1. На його виконання відводиться 15 хвилин. Під час роботи над тестом не можна користуватися словниками, підручниками, посібниками, довідниками тощо.

5. Установити послідовність зростання значень відносної густини газів за воднем:

6. Визначити масу зразка речовини SO3 кількістю речовини 0,35 моль.

теоретична частина

До фізичних явищ відносять різні перетворення речовин без зміни їхнього складу. До таких явищ належать механічні, теплові, електромагнітні, ядерні тощо. Ці явища можна пояснити з точки зору взаємодії окремих частинок і полів.

Хімія вивчає хімічну форму руху матерії, тобто хімічні явища. До хімічних явищ відносять явища, які полягають у перетворенні одних речовин в інші без зміни складу ядер атомів. Суть хімічних явищ зазвичай полягає в «перегрупуванні» атомів та утворенні нових молекул, йонів, асоціатів тощо.

Можна виділити кілька ознак, за якими розрізняють хімічні явища: 1) поглинання або виділення енергії (у вигляді тепла, світла, електрики тощо); 2) зміна кольору; 3) утворення або поглинання газу; 4) утворення або розчинення осаду; 5) поява або зникнення запаху.

Валентність — це число хімічних зв’язків, які певний атом може утворити з іншим атомом.

5

www.e-ranok.com.ua

тема 1. основні хімічні Поняття. Речовина

Щоб показати, як атоми з’єднані в молекулі, часто використовують структурні формули. У них показують не тільки число атомів у молекулі, але й послідовність їхнього з’єднання.

O

H H

Розгляньмо молекулу вуглекислого газу. Його структурна формула має такий вигляд:

OCO.

У різних елементів валентність може бути постійною й змінною. Так, Гідроген завжди одновалентний, а Оксиген завжди двовалентний. Тим часом Сульфур може бути двовалентним, чотиривалентним і шестивалентним.

Знаючи валентність одного хімічного елемента, можна визначити валентність інших атомів у сполуці. Якщо атоми Гідрогену завжди одновалентні, то в молекулі хлороводню HCl валентність атомів Хлору також дорівнює одиниці, тому що атом Хлору зв’язаний тільки з атомом Гідрогену й не може утворювати з ним більше одного зв’язку. У молекулі амоніаку NH3 атом Нітрогену зв’язаний із трьома одновалентними атомами Гідрогену, отже, Нітроген тривалентний, тому що утворює три зв’язки. На підставі цього можна зобразити структурні формули хлороводню й амоніаку:

Для позначення валентності використовують римські цифри й записують їх над символом відповідного елемента в хімічній формулі:

Загальне число одиниць валентності всіх атомів одного елемента в сполуці дорівнює загальному числу одиниць валентностей усіх атомів іншого елемента.

На підставі цього можна визначати валентності елементів у будь-якій сполуці, яка складається з двох хімічних елементів (ці сполуки називають бінарними). Для цього можна використати такий алгоритм:

1. Указуємо валентність елемента з постійною валентністю.

2. Множимо число атомів цього елемента на його валентність.

3. Ділимо отримане значення на число атомів іншого елемента.

4. Записуємо значення валентності над символом цього елемента.

Як ми вже згадували, деякі елементи в сполуках проявляють постійну валентність, тобто, незалежно від сполуки, у цих елементів може бути тільки одне значення валентності. Ці елементи та їхню валентність треба запам’ятати. Інші елементи можуть проявляти різні валентності, залежно від різних умов.

Для більшості хімічних елементів, особливо для елементів зі змінною валентністю, можна визначити вищу (максимальну) валентність за Періодичною системою. Вища валентність хімічного елемента в переважній більшості випадків дорівнює номеру групи Періодичної системи, у якій перебуває цей елемент. За допомогою Періодичної системи можна також визначити й можливі валентності для хімічних елементів: для цього треба від вищої валентності відняти 2.

6

www.e-ranok.com.ua

тема 1. основні хімічні Поняття. Речовина

Для складання формул бінарних сполук також можна скористатися алгоритмом. Запишемо форму-

ли сполук, що складаються з O(II) таAl(III), S(VI) та F(I), S(II) та С(IV).

1. Записуємо символи елементів у потрібному порядку й позначаємо їхню валентність.

2. Знаходимо найменше спільне кратне для значень валентності елементів. III та II = 6 VI та I = 6 IV та II = 4

3.Число атомів даного елемента дорівнює відношенню найменшого спільного кратного до його валентності.

Відносніатомнімасихімічнихелементівотримуютьприрозділеннімасвідповіднихатомівнаатомну одиницю маси. Якщо провести такий поділ, то можна визначити, що відносна атомна маса Гідрогену дорівнює 1,00797 (округлено 1), а Оксигену — 15,9994 (округлено 16) тощо.

Таким чином, відносна атомна маса — це фізична величина, що визначається відношенням маси атома елемента до маси однієї дванадцятої частини маси атома нукліда Карбону 12 C .

Відносну атомну масу позначають символом Ar , де індекс r — перша літера англійського слова «relative», що означає «відносний». Оскільки відносна атомна маса — величина відносна, отримана відношенням двох мас, то вона не має розмірності. Приклад запису: Ar (H) =1,008, Ar (U) = 238,03.

Відносна молекулярна маса — це фізична величина, що визначається відношенням маси молекули до маси однієї дванадцятої частини маси атома нукліда Карбону 12 C .

Відносну молекулярну масу позначають символом Mr й аналогічно до відносної атомної маси вона не має одиниці вимірювання.

Відносну молекулярну масу обчислюють за хімічною формулою речовини як суму відносних атомних мас усіх атомів (з урахуванням їхньої кількості), що входять до складу молекули. У загальному вигляді:

Mr (BbCcDd ) = bAr (B)+ cAr (C)+ dAr (D) .

Наприклад:

Mr (Na2CO3 10H2O) = 2Ar (Na)+ Ar (C)+13Ar (O)+ 20Ar (H) =2 23 + 12 + 13 16 + 20 1 = 286 .

Атомна маса й молекулярна маса — це маса атомів і молекул, виражена в атомних одиницях маси. Її обчислюють так само, як і відносну атомну та молекулярну маси, й чисельно ці величини рівні. Єдина відмінність — атомна й молекулярна маси мають одиницю вимірювання 1 а. о. м.

Кількість речовини — це фізична величина, що визначається числом часток — структур них елементів речовини: молекул, атомів, йонів. Кількість речовини позначають латинською лі - терою n.

Одиниця вимірювання кількості речовини — моль. 1 моль — це така кількість речовини, що містить стільки ж структурних елементів речовини (молекул, атомів, йонів), скільки міститься атомів у нукліді Карбону 12 C масою 0,012кг.

У зразкові нукліда Карбону 12 C масою 0,012кг міститься 6,022 1023 атомів Карбону. Отже, можна сказати, що 1 моль — це така кількість речовини, яка містить 6,022 1023 структурних елементів речовини (молекул, атомів, йонів).

7

www.e-ranok.com.ua

тема 1. основні хімічні Поняття. Речовина

Стала Авогадро

Число, яке дорівнює 6,022 1023 , називають сталою Авогадро. Ця величина позначається NA й має одиницю виміру — моль— 1.

NA = 6,022 1023 моль−1 .

молярна маса — це фізична величина, що дорівнює масі речовини кількістю 1 моль.

Молярну масу позначають символом М, одиниця вимірювання — кг/моль або г/моль. Молярна маса будь-якої речовини чисельно дорівнює її відносній атомній або молекулярній масі:

оскільки

1 моль.

Молярний об’єм позначається символом Vm і має одиницю вимірювання — м3/моль або л/моль. На відміну від молярної маси, молярний об’єм не є сталою величиною, він залежить (особливо для газуватих речовин) від умов існування речовини: агрегатного стану, температури й тиску.

Молярний об’єм будь-якої речовини, незалежно від агрегатного стану, можна обчислити за допомогою фізичного рівняння m = ρ V :

Vm = Mρ .

Для обчислення молярного об’єму речовин, що перебувають у газоподібному стані, можна скористатися рівнянням Менделєєва — Клапейрона для ідеального газу: p V = n R T , де р — тиск газу, V — його об’єм, n — кількість речовини газу, R — універсальна газова стала, T — абсолютна температура (за шкалою Кельвіна). Для газуватої речовини кількістю 1 моль (n = 1) одержуємо:

Vm = Vn = RpT .

Досить часто при обчисленнях об’єми газів приводять до нормальних умов (температура 0 0С або 273,15 0К і тиск 101325 Па). Отже, можна обчислити значення молярного об’єму ідеального газу за та-

Основні фізичні величини, які використовують у хімії, пов’язані між собою такими формулами:

де ma — маса атома (у кг); mm — маса молекули (у кг); N — число структурних одиниць речовини (атомів, молекул, йонів); m — маса речовини; V — об’єм речовини.

8

www.e-ranok.com.ua

тема 1. основні хімічні Поняття. Речовина

Закон Авогадро

Цей закон відкрив видатний італійський учений Амедео Авогадро в 1811 році.

В однакових об’ємах різних газів при однакових умовах міститься однакова кількість молекул.

Висновки із закону Авогадро

1.Молярний об’єм будь-якого газу за нормальних умов становить 22,4л.

2.Співвідношення густин двох газів за однакових умов дорівнює співвідношенню їхніх молярних

мас.

Густину речовини можна обчислити за формулою:

ρ = mV .

Якщо проводити обчислення для речовини кількістю 1 моль, то маса такої кількості буде дорівнювати молярній масі речовини, а її об’єм — молярному об’єму. У цьому разі формула для густини перетвориться на наступну:

ρ= M .

Vm

Оскільки, згідно із законом Авогадро, молярні об’єми газів при однакових умовах рівні, то для від-

ношення густин двох газів одержуємо:

M1

ρ1 = Vm = M1 .

ρ2 M2 M2

Vm

Отже, ρ1 = M1 = D,

ρ2 M2

де D — відносна густина газу — фізична величина, яка дорівнює відношенню густини якої-небудь речовини до густини іншої речовини, узятої як стандартний зразок.

Приклади розв’язання задач

Визначення масової частки елемента в речовині

Масова частка кожного хімічного елемента у складі речовини може бути виражена у частках одиниці або у відсотках. За хімічною формулою можна знайти масову частку елемента в речовині:

nAr w = Mr

Задача 1.1: Обчислити масові частки елементів в ферум(III) оксиді.

Відповідь: В оксиді феруму Fe2O3 масова частка Феруму становить 70%, а Оксигену – 30%.

9

www.e-ranok.com.ua