Строение атома. медицинского и аграрного факультетов

ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Конспект лекций

Для студентов I курса

медицинского и аграрного факультетов

Москва

Издательство Российского университета дружбы народов

Утверждено

Редакционно-издательским советом РУДН

Рябов М.А., Линко Р.В.

Общая и неорганическая химия: Учеб. пособие. - М.: Изд-во РУДН. 2000.- 100 с.

Пособие представляет собой конспект лекций, читаемых авторами студентам I курса медицинского факультета (специальность “Лечебное дело”) и аграрного факультета (специальности “Агрономия”, “Ветеринария”, “Зоотехния”). Пособие включает основные разделы курсов общей и неорганической химии

Предназначено для студентов I курса специальностей “Лечебное дело”, “Агрономия”, “Ветеринария”, “Зоотехния”.

Подготовлено на кафедре общей химии РУДН.

ã Российский университет дружбы народов 2000

Часть I. ОБЩАЯ ХИМИЯ

Основные понятия химии

Химия - наука о составе, строении, свойствах и превращениях веществ. Известны вещества: органические (>10 млн.) и неорганические (>150 тыс.).

В настоящее время известно, что все органические и часть (10-20%) неорганических веществ имеют молекулярное строение, то есть, состоят из молекул. В то же время большинство неорганических веществ (металлы, соли и др.) имеют немолекулярное строение и состоят из атомов, ионов. Например, метан и этанол состоят из молекул, железо состоит из атомов, ионов и электронов, хлорид натрия состоит из ионов. Поэтому можно заключить, что вещества состоят из химических частиц (молекул, атомов, ионов), которые имеют сложное строение и состоят из элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов).

Атом - нейтральная частица, состоящая из положительного ядра и электронов.

Молекула - наименьшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства; молекула - устойчивая группа атомов, связанных химическими связями.

Химический элемент - вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Элемент обозначают X, где X - символ элемента, Z - порядковый номер элемента, А - массовое число. Порядковый номер Z равен заряду ядра атома, числу протонов в ядре атома и числу электронов в атоме. Массовое число А равно сумме чисел протонов и нейтронов в атоме. Число нейтронов равно разности А-Z. Например, в атоме Cl имеется 17 протонов, 17 электронов и 18 нейтронов, а в атоме Cl имеется 17 протонов, 17 электронов и 20 нейтронов.

Изотопы - атомы одного элемента, имеющие разные массовые числа. Изотопы имеют одинаковые числа протонов и электронов и разные числа нейтронов. Например, атомы Cl и Cl.

Относительная атомная масса (А_r) - отношение средней массы атома естественного изотопического состава элемента к 1/12 массы атома изотопа углерода ¹²С. Атомная масса - среднее значение массовых чисел изотопов. Например, природный хлор состоит на 75% из ³⁵Cl и на 25% из ³⁷Cl. Поэтому А_r(Cl) = 0,75×35 + 0,25×37 = 35,5 а.е.м.

Относительная молекулярная масса (М_r) - отношение средней массы молекулы естественного изотопического состава вещества к 1/12 массы атома изотопа углерода ¹²С. Относительная молекулярная масса молекулы может быть вычислена как сумма относительных масс атомов, составляющих эту молекулу.

М_r(H₂O) = 2A_r(H) + A_r(O) = 18 а.е.м.

Моль - это количество вещества, содержащее столько структурных единиц (атомов, молекул, ионов), сколько содержится атомов в 0,012 кг изотопа углерода ¹²С. Моль - это количество вещества, содержащее 6,02×10²³ структурных единиц (атомов, молекул, ионов).

Число Авогадро N_А = 6,02×10²³ частиц/моль.

n = N/N_A, где n - количество вещества (моль), N - число частиц, а N_А - число Авогадро.

Молярная масса М (г/моль) - отношение массы вещества m (г) к количеству вещества n (моль).

Молярная масса численно равна массе одного моля вещества.

М = m/n, откуда имеем: m = M×n и n = m/M.

Молярный объем газа V_М (л/моль) - это отношение объема газа V (л) к количеству вещества этого газа n (моль).

Молярный объем газа численно равен объему одного моля. При нормальных условиях (t = 0^оC или Т = 273 К и p = 101325 Па = 760 мм.рт.ст.) один моль любого газа занимает объем 22,4 л, и

V_М = 22,4 л/моль.

V_М = V/n, откуда имеем: V = V_M×n и n = V/V_M.

Эквивалент- реальная или условная частица, взаимодействующая с одним атомом водорода, или замещающая его, или эквивалентная ему каким-либо другим способом.

Молярная масса эквивалентов М_Э - отношение массы вещества к количеству эквивалентов этого вещества:

М_Э = m/n (экв).

В реакциях обмена зарядов молярная масса эквивалентов вещества А В с молярной массой М равна: М_Э = М/(n´m).

В окислительно-восстановительных реакциях молярная масса эквивалентов вещества с молярной массой М равна:

М_Э = М/n(е), где п - число переданных электронов.

Закон эквивалентов - массы реагирующих веществ пропорциональны молярным массам их эквивалентов.

m₁/m₂ = M_Э1/М_Э2 или n₁ = n₂.

Для растворов закон эквивалентов может быть записан в следующем виде: C_N1×V₁ = C_N2×V₂ ,

где m₁ и m₂ - массы двух веществ, М_Э1 и М_Э2 - молярные массы эквивалентов, n₁ и n₂ - количества эквивалентов этих веществ, C_N1, C_N2 и V₁ и V₂ - нормальные концентрации и объёмы растворов этих двух веществ.

Объединенный газовый закон. pV = nRT, где имеем:

р - давление (Па, кПа), V - объем (м³, л), n - количество вещества газа (моль), Т - температура (К), T(K) = t(^oC) + 273, R - константа,

R = 8,314 Дж/(К×моль), при этом Дж = Па×м³ = кПа×л.

Строение атома