Раздел 1
ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Теоретическая часть
Основные понятия химии
Цель работы: ознакомиться с общетеоретическими вопросами, касающимися номенклатуры, химических свойств, способов получения основных классов неорганических соединений, а также методикой проведения лабораторных работ.
Все химические вещества состоят из частиц. Химические превращения связывают, прежде всего, с такими частицами, как атом, молекула, нейтрон, протон, атомные и молекулярные ионы, радикалы.
Атом – наименьшая частица элемента, которая состоит из элементарных частиц (табл. 1). При изучении химии достаточно ограничиться простой моделью строения атома, поскольку химические свойства атома определяются всего тремя элементарными частицами: числом протонов (p+), нейтронов (n0), электронов (e-).
Таблица 1
Состав атома
| Частица | Заряд | Масса | |
| г | Атомная единица массы (а.е.м) | ||
| Протон (p) | Положительный (1+) | 1,67 · 10-24 | 1,00728 |
| Нейтрон (n) | Нейтральный (0) | 1,67 · 10-24 | 1,00867 |
| Электрон (e) | Отрицательный (1-) | 9,11 · 10-28 | 0,000544 |
Атом – электронейтральная система взаимодействующих частиц, состоящая из ядра (образованного протонами и нейтронами) и электронов.
Атомы образуются при взаимодействии всего лишь трех типов элементарных частиц, однако при их сочетании возникает большое разнообразие устойчивых или неустойчивых (радиоактивных) систем.
Всю совокупность образовавшихся таким образом атомов легко классифицировать всего лишь по одному параметру: заряду ядра, который соответствует порядковому номеру, числу протонов в ядре и числу электронов в атоме данного элемента.
Определенный вид атомов, характеризующийся одинаковым зарядом ядра, называется элементом. Например, все атомы химического элемента углерода имеют заряд ядра +6, а значит – порядковый номер 6. Каждый элемент имеет свое название и свой символ, например аргон - Ar, медь - Cu и т. д.
Более сложной после атома частицей считается молекула. Молекула – это электронейтральная наименьшая совокупность атомов, образующих определенную структуру посредством химических связей.
Молекулы могут содержать атомы только одного элемента. Такие вещества называют простыми. Например, молекула кислорода содержит два атома кислорода и описывается формулой О2 , молекула озона состоит из трех атомов кислорода – О3, молекула брома – из двух атомов брома Br2
и т. д.
В настоящее время известно 110 элементов, а число образуемых ими простых веществ – 400. Это объясняется способностью того или иного элемента существовать в виде отличающихся по свойствам различных простых веществ. Это явление получило название аллотропия. Примерами аллотропных форм являются: у углерода – алмаз, графит, карбин, у фосфора – белый, красный, черный.
Система, молекулы которой состоят из атомов разных элементов, связанных между собой постоянными (стехиометрическими) соотношениями, называется сложным веществом или химическим соединением. Известно более 10 миллионов химических соединений. Состав любого химического соединения (молекулярная структура) является постоянным. Например, молекула воды H2O состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Система, состоящая из нескольких соединений, не связанных между собой постоянными соотношениями, называется смесью (или раствором). Например, морская вода – смесь воды и растворенных в ней солей.
Немногие химические элементы (благородные газы) в обычных условиях находятся в состоянии одноатомного газа, атомы остальных элементов входят в состав молекул или кристаллических решеток, образуемых совокупностью атомов.
Между атомами действуют электростатические силы, т.е. силы взаимодействия электрических зарядов, носителями которых являются электроны и ядра атомов. В образовании химических связей между атомами главную роль играют электроны, расположенные на внешней оболочке и связанные с ядром наименее прочно, так называемые валентные электроны.
Так как при химических реакциях ядра реагирующих атомов остаются без изменения (за исключением радиоактивных превращений), то химические свойства атомов зависят от строения их электронных оболочек. Число электронов, находящихся на внешнем уровне в атомах элементов, с увеличением порядкового номера (заряда ядра) периодически повторяются, что приводит к периодичности изменения свойств элементов и их соединений. Способность элементов образовывать простые ионы обусловлена электронной конфигурацией их атомов.
Методические рекомендации к изучению
