Цель работы

▪ Усвоить основные положения атомно-молекулярного учения и основные законы химии.

▪ Научиться проводить расчеты по химическим уравнениям.

Теоретические сведения

К основным химическим понятиям относятся: атом, молекула, химический элемент, простое и сложное вещество, атомная и молекулярная масса, моль, молярная масса атомов и молекул, молярный объём, эквивалент, молярная масса эквивалента элемента и химического соединения, валентность.

Абсолютная масса атома (m₀, [г, кг]) – масса атома, выраженная в единицах массы.

Относительная масса атома (А_r) – отношение абсолютной атомной массы к 1/12 массы атома углерода ¹²С (величина безразмерная).

Относительная молекулярная масса (М_r) – отношение массы молекулы вещества к 1/12 массы атома углерода ¹²С; равна сумме относительных атомных масс атомов, составляющих молекулу (величина безразмерная).

Моль – такое количество вещества, которое содержит столько же структурных единиц (атомов, молекул, ионов), сколько содержится атомов в 0,012 кг изотопа углерода ¹²С.

1 моль любого вещества содержит 6,02 ·10²³ структурных единиц. Это число называется постоянной Авогадро (N_A):

N_A = 6.02 ·10 ²³ моль‾ ¹.

Молярная масса (М, г/моль) – масса одного моль вещества, выраженная в граммах и численно равная его относительной атомной или молекулярной массе. М определяется отношением массы вещества (m) к его количеству (ν):

. (1.1)

Таким образом, абсолютная масса атома или молекулы может быть рассчитана по формуле

. (1.2)

Число частиц в определенном количестве вещества (N) может быть определено из соотношения

. (1.3)

Валентность – число связей, которые данный атом образует с другими атомами в химическом соединении. Некоторые элементы во всех своих соединениях проявляют постоянную валентность, другие – различную.

Некоторые элементы с постоянной валентностью (В):

В = I: Н, Li, Na, K, F;

В = II: O, Be, Mg, Ca, Ba, Zn;

В = III: В, Al.

Для остальных элементов валентность в сложных соединениях определяется в соответствии с правилом валентности: произведение валентности элемента А на число его атомов равно произведению валентности элемента В на число его атомов.

Например, для соединения :

x · m = y · n, (1.4)

где x – валентность элемента А в соединении;

у – валентность элемента В в соединении;

m – число атомов элемента А;

n – число атомов элемента В.

Эквивалент элемента (Э, г/моль) – такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает такое же количество атомов водорода в его соединениях.

Эквивалент сложного вещества (Э, моль) – реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим способом эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Молярная масса эквивалента (М_Э, г/моль) – масса 1 химического эквивалента вещества.

Молярная масса эквивалента элемента определяется отношением молярной массы его атома к валентности элемента в данном соединении:

. (1.5)

Молярные массы эквивалентов сложных веществ могут быть определены по формулам

, (1.6)

где n – количество атомов элемента в молекуле;

, (1.7)

где n – число атомов водорода, замещенных на металл;

, (1.8)

где n – число групп – ОН‾, замещенных на кислотный остаток;

, (1.9)

где В – валентность металла, n – число его атомов в молекуле соли.

Массовая доля вещества в смеси (ω) – отношение массы вещества к массе всей смеси:

. (1.10)

Массовой долей выхода продукта реакции η называется отношение массы фактически полученного продукта (m _факт.) к массе вещества, которое должно получиться теоретически (m_теор.):

(1.11)