Глава 1. Основные понятия химии. Современная номенклатура неорганических веществ. Хими­ческие свойства и способы получения неорганических соединений. Химические реакции Основ­ные понятия общей химии

Химия – это область естествознания, наука о веществах, их составе, строении, свойствах и превращениях (рис.1).

Рис.1. Основ­ные понятия общей химии.

Атом – электронейтральная частица, состоящая из положитель­но заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Молекула – отдельная электронейтральная частица, которая образуется при возникновении ковалентных связей между атомами од­ного или нескольких элементов и определяет химические свойства ве­щества.

Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. Все элементы делят на металлы и не­металлы. Кнеметаллам относят 22 элемента: водород, бор, углерод, кремний, азот, фосфор, мышьяк, кислород, серу, селен, теллур, галогены и бла­городные газы, кметаллам– все остальные элементы. Химические элементы могут иметь несколько форм существования: в виде свободных атомов, простых и сложных веществ, а также ионов и радикалов.

Вещество – форма материи, состоящая из частиц, которые имеют массу покоя, например, атомов, молекул, ионов (в отличие от частиц поля, не имеющих массы покоя).

Вещества, образованные атомами одного химического элемента, на­зывают простыми, а двух и более –сложными.

Один и тот же химический элемент может образовывать несколько простых веществ. Это явление называют аллотропией, а различные простые вещества, образованные одним элементом, –аллотропны­ми модификациями. Причиной аллотропии может быть как разное число атомов в моле­куле (например, модификации кислорода – кислород О₂и озон О₃), так и разное строение кристаллических форм (например, модификации уг­лерода: алмаз – с тетраэдрической кристаллической решеткой, гра­фит – с плоскостной, карбин – с линейной).

Вещества могут иметь один и тот же качественный и количественный состав (т. е. одина­ковые молекулярные формулы), но разное строение, а, следовательно, разные свойства. Это явление на­зывают изомерией, а вещества –изомерами (например, роданид аммонияNH₄SCNи тиомочевина (NH₂)₂CS).

Радикалы – это атомы или группировки атомов, имеющие, по мень­шей мере, один неспаренный электрон (свободную валентность). Радикалы образуются, если молекулу разделить на атомы (или груп­пы атомов) так, чтобы каждый (или каждая) получил по электрону из общей электронной пары. Радикалы в целом электронейтральны, так как имеют одинаковое число электронов и протонов.

Ионы – частицы, у которых наблюдается дисбаланс между положительным зарядом ядра и числом электронов.

Отдавая электроны, атомы превращаются в положительные ионы – катионы:Na⁰– 1е → Na⁺. Это ионы металлов Меⁿ⁺, водорода Н⁺, аммонияNН₄⁺и др.

Присоединяя электроны, атомы превращаются в отрицательные ионы – анионы: Cl⁰+1е→Cl^-1. Это простые анионы не­металлов: Н^-(гидрид-анион),S^2- (сульфид-анион) и др.; сложные по составу анионы: ОН^-(гидроксид-анион),SO₄^2-(сульфат-анион),SO₃^2-(сульфит-анион) и др.

Химические формулы – это способ отражения химического соста­ва вещества. Химическая формула обозначает одну молекулу вещества или один моль этого вещества. По химической формуле можно также определить качественный состав вещества, число атомов каждого эле­мента в 1 моль вещества и рассчитать его относительную молекуляр­ную и молярную массы. Виды химических формул:

1. Простейшая (эмпирическая) формула показывает качественный состав и соотношения, в которых находятся частицы, образующие дан­ное вещество: атомы, ионы или группы атомов (например, простейшие формулы этена и пропена совпадают – СН₂).

2. Молекулярная (истинная) формула отражает качественный состав и число составляющих вещество частиц (например, С₂Н₄– этен и С₃Н₆– пропен), но не показывает порядок связи час­тиц в веществе, т. е. его структуру.

3. Структурная (графическая) формула отражает порядок соединения частиц, т. е. связи между ними (например, структурная формула молекулы оксида серы (VI): О –S=О).

Число природных и синтезированных веществ составляет более 20 млн. Каждое из них при данных условиях обладает определенной совокупностью физических и химических свойств.

Физические свойства веществ: агрегатное состояние (твердое (тв.), жидкое (ж.), газообразное (г.)), температура кипения, температура плавления, плотность (ρ), выраженная в г/см³, кг/дм³и др., растворимость (например, выраженная в г/100г Н₂О), цвет, запах, вкус и др.

Способность данного вещества при определен­ных условиях или при взаимодействии с другими веществами образовывать новые вещества называ­ется его химическими свойствами.

Химические реакции – превращения одних веществ в другие.

Химическое уравнение – это условная запись химической реакции с помощью химических знаков и формул в стехиометрических соотно­шениях.Коэффициенты в уравнении реакции – числа, которые показывают мольные соотношения участвующих в реакции веществ. Если в уравнении указывают тепловой эффект в расчете на 1 моль реагента или продукта, то такое уравнение реакции называюттермохимическим.