Trimiterea muncii tale bune la baza de cunoștințe este ușoară. Utilizați formularul de mai jos
Elevii, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și activitatea lor vor fi foarte recunoscători.
Concepte de bază ale științei chimiei
1. Concepte de bază ale chimiei
- 2. Legarea chimică
- 3. Reacții chimice
- concluzie
- literatură
- introducere
- chimie substanță de reacție știință
- Ce este legarea chimică și reacțiile chimice? Nu se poate răspunde la această întrebare fără a înțelege ce este CHIMIE.
- Termenul "chimie" are, aparent, atât vechime egipteană cât și origine greacă veche. Unul dintre numele antic al Egiptului "Hemia (I)": pământul negru. Vechiul cuvânt grecesc "himevskis" înseamnă amestecare.
- Chimia este știința substanțelor, structura, proprietățile și transformările lor.
- Baza teoretică a chimiei clasice este doctrina moleculară atomică. Baza teoretică a chimiei neclasice și moderne este mecanica cuantică, precum și teoria câmpului cuantic. Știința chimică are loc numai în cazul în care metoda de interpretare utilizată este confirmată de date experimentale. Din punct de vedere istoric, evoluția cunoștințelor chimice sa dezvoltat în așa fel încât numai în secolul al XIX-lea chimia dobândise un statut științific distinct.
- Aproximativ 100 de ani (mijlocul secolului al XVIII-lea și mijlocul secolului al XIX-lea) au fost cheltuite pentru formarea chimiei clasice. În această perioadă au fost descoperite legi stoichiometrice importante (din stoicheion - elementul grecesc), cum ar fi:
· Legea conservării substanței de masă (Lomonosov, 1748-1756 gg; Lavoisier, 1777 YG.): Substanțele în masă care au intrat în masa de reacție este egal cu substanțele preparate prin reacția;
· Legea constanței compoziției (JL Proust, 1801): fiecare compus pur, indiferent de metoda de preparare a acestuia, are întotdeauna aceeași compoziție;
(. J. Dalton, 1803 YG) · Drept multiple proporții: dacă cele două elemente împreună pot forma conexiuni multiple, fracțiile masice ale unuia dintre elementele din acești compuși sunt strâns legate între ele ca și cel mai mare număr întreg;
• Legea lui Avogadro (A. Avogadro, 1811 YG): volume egale de gaze în condiții identice, același număr de molecule (numărul de particule, este egal cu numărul de Avogadro 6.0229 x 10 23 au primit denumirea „mol“).
Chimia modernă este totalitatea conceptelor cuantice despre materie și despre transformările sale.
În această lucrare voi da conceptele de bază ale chimiei, voi lua în considerare metode de formare a legăturilor chimice, voi da exemple de reacții chimice.
1. Concepte de bază ale chimiei
O substanță este orice combinație de atomi și molecule.
Atomul este cea mai mică particulă a unui element din compușii chimici (definiția secolului al XIX-lea). Definiție modernă: un atom este o particulă neutră din punct de vedere electric care constă dintr-un nucleu încărcat pozitiv și electroni încărcați negativ care nu sunt divizibili chimic.
Un element chimic este un fel de atomi caracterizați de o anumită încărcătură nucleară.
O moleculă este cea mai mică particulă a unei substanțe care are proprietățile sale chimice (definiția secolului al XIX-lea). Definiție modernă: o moleculă este cel mai mic set de atomi închis neutru din punct de vedere electric, care formează o structură definită cu ajutorul legăturilor chimice. Cea mai mică particulă a unei substanțe (structura moleculară) posedă toate proprietățile chimice ale unei anumite substanțe.
Substanțele sunt divizate în substanțele individuale (compuși chimici) formate din molecule sau atomi de un anumit tip și un amestec format dintr-o pluralitate de substanțe individuale care nu interacționează unele cu altele. Substanțele individuale sunt împărțite în simple și complexe. Substanțe simple formate de atomi ai elementului (O3. Br2. Diamond (C)), compușii complecși sunt formate de atomii diferitelor elemente (Etanol C2 H5 OH, acid sulfuric H2 SO4).
Legea periodică și tabelul periodic Universitatea Mendeleev.
Formularea modernă a legii periodice: proprietățile substanțelor simple, precum și formele și proprietățile compușilor de elemente, se află într-o dependență periodică de încărcarea nucleului elementului.
Sensul fizic al periodicității proprietăților chimice constă într-o schimbare periodică a configurației electronilor la nivelul energiei externe (electroni de valență) cu o creștere a încărcăturii nucleare.
Reprezentarea grafică a legii periodice este o tabelă periodică. Se compune din 7 perioade și 8 grupe.
2. Legarea chimică
O legătură chimică este interacțiunea a doi atomi, efectuată prin schimbul de electroni. Când se formează o legătură chimică, atomii tind să dobândească o cochilie stabilă de opt electroni (octet) sau doi electroni (dublet).
Distingem următoarele tipuri de legături chimice: covalent (polar și nepolar, schimbător și donator-acceptor), ionic, hidrogen, metal.
Valence este numărul de legături chimice formate de un atom dat într-un compus. Acest concept este aplicabil numai compușilor cu un tip de legătură covalentă sau moleculelor în faza gazoasă.
Legarea covalentă este o legătură chimică care are loc ca urmare a formării perechilor electronice comune. Există mecanisme de schimb și donator-acceptor de formare a legăturilor.
Mecanismul de schimb. Fiecare atom dă un electron nepartit la o pereche de electroni obișnuite:
În această ecuație, electronii sunt reprezentați prin puncte.
Mecanism donator-acceptor. Un atom (donator) furnizează o pereche de electroni, iar un alt atom (un acceptor) asigură pentru această pereche o orbitală liberă.
Polar este o legătură formată din atomi ale căror electronegativități sunt diferite.
Nepolar - legătura dintre atomii ale căror electronegativități sunt identice.
Electronegativitatea este capacitatea unui atom de a atrage densitatea electronilor de la alți atomi. Cel mai electronegativ element este F (fluor), elementul cel mai electropositive este Cs (cesiu).
Legarea ionică este o legătură care apare ca urmare a atracției electrostatice a cationilor și anionilor.
Gradul de oxidare este o sarcină condiționată a unui atom dintr-o moleculă, calculată pe ipoteza că toate legăturile au un caracter ionic.
O legătură metalică este o legătură pe care electronii liberi îl conduc între cationii Me (metalici) care formează o latură de cristal metalic.
Hidrogenul este legătura dintre un atom de hidrogen încărcat pozitiv dintr-o moleculă și un atom încărcat negativ dintr-o altă moleculă. O legătură care are un caracter parțial electrostatic, parțial covalent.
3. Reacții chimice
O reacție chimică este transformarea unor substanțe în altele. Cu toate acestea, o astfel de definiție necesită o adăugare semnificativă. Într-un reactor nuclear sau într-un accelerator, de asemenea, unele substanțe se transformă în altele, dar astfel de conversii nu se numesc chimice. Ce se întâmplă aici?
Reacțiile nucleare apar în reactorul nuclear. Ele constau în aceea că elementele de bază ale unei coliziuni cu particule de mare energie (ele pot fi neutroni, protoni și alte nuclee de elemente) - sunt sparte în fragmente, care sunt nucleele altor elemente. Poate fuziunea nucleelor între ele. Aceste nuclee noi primesc apoi electroni din mediul înconjurător și, prin urmare, se completează formarea a două sau mai multe substanțe noi. Toate aceste substanțe sunt unele elemente ale Tabelului periodic.
Spre deosebire de reacțiile nucleare, reacțiile chimice nu afectează nucleele atomilor. Toate modificările apar doar în cochilii electronici externi. Unele legături chimice sunt rupte, iar altele sunt formate.
Reacțiile chimice - fenomene numite în care unele substanțe care au o anumită compoziție și proprietăți, sunt transformate în alte substanțe - cu o compoziție diferită și alte proprietăți. În același timp, nu apar modificări în compoziția nucleelor atomice.
Luați în considerare o reacție chimică tipică: arderea gazului natural (metan) în oxigenul în aer. Un proces similar poate fi observat acasă cu un aragaz în bucătărie. Se scrie reacția așa cum se arată în Fig. 5-1.
Metan CH4, O2 și oxigenul reacționează unele cu altele pentru a genera dioxid de carbon CO2 și H2O apă Acesta rupe legătura dintre atomii C și H în molecula de metan și dintre atomii de oxigen molecula O2. În locul lor există noi conexiuni între C și atomii O, H și O. Figura arată în mod clar că, pentru a realiza cu succes reacția într-o moleculă de metan trebuie să ia două molecule de oxigen.
Nu este foarte convenabil să se scrie o reacție chimică folosind modele moleculare. Prin urmare, pentru înregistrarea reacțiilor chimice se utilizează formule abreviate de substanțe - așa cum se arată în partea de jos a Fig. 5-1. O astfel de înregistrare se numește ecuația reacției chimice.
Numărul de atomi de elemente diferite de pe partea stângă și dreaptă a ecuației este același. În partea stângă, un atom de carbon din molecula de metan (CH4) și din dreapta - același atom de carbon, găsim în compoziția moleculei de CO2. toți cei patru atomi de hidrogen din partea stângă a ecuației, vom găsi cu siguranță și în dreapta - în compoziția moleculelor de apă.
În ecuația reacției chimice, pentru a egaliza numărul de atomi identici din diferite părți ale ecuației, se folosesc coeficienții care sunt scrise înainte de formulele de substanțe. Coeficienții nu trebuie confundați cu indicii din formulele chimice.
Luați în considerare o altă reacție - conversia oxidului de calciu CaO (var instant) la hidroxidul de calciu Ca (OH) 2 (var hidratat) sub acțiunea apei.
Fig. 5-2. Oxidul de calciu CaO adaugă o moleculă de apă H2O pentru a forma hidroxid de calciu Ca (OH) 2.
Spre deosebire de ecuațiile matematice, în ecuațiile reacțiilor chimice este imposibilă rearanjarea părților din stânga și din dreapta. Substanțele din partea stângă a ecuației reacției chimice se numesc reactivi, iar în partea dreaptă se numesc produse de reacție. Dacă rearanjăm părțile stângi și drepte ale ecuației din Fig. 5-2, atunci obținem ecuația unei reacții chimice complet diferite: Ca (OH) 2 = CaO + H20
Dacă reacția dintre CaO și H2O (Fig. 5-2) începe în mod spontan și eliberează cantități mari de căldură, pentru ultima reacție, în care reactivul este Ca (OH) 2. este necesară o încălzire puternică. De asemenea, adăugăm că reactivii și produsele nu pot fi neapărat molecule, ci și atomi - dacă vreun element sau elemente participă la reacție în formă pură.
De exemplu: H2 + CuO = Cu + H20
Există mai multe modalități de clasificare a reacțiilor chimice, dintre care vom lua în considerare două metode. În primul dintre acestea, toate reacțiile chimice se disting pe baza unei modificări a numărului de substanțe inițiale și finale.
Aici găsiți 4 tipuri de reacții chimice:
- REACȚII, A + B + C = D (mai multe substanțe cu compoziție simplă intră în reacție, produsul reacției va fi o substanță cu o compoziție mai complexă).
- DECOMPOSITION, A = B + C + D (substanță mai complexă, se descompune în mai multe substanțe dintr-o compoziție mai simplă).
- reacția EXCHANGE, A + BC = AB + C (reacția unei substanțe simple cu un produs complex de reacție este o substanță complexă și o substanță simplă cu o compoziție diferită).
- REPLACEMENT REACȚII. AB + CD = AC + BD (reacția cea mai comună dintre substanțele complexe, procedând fără a schimba gradul de oxidare și însoțită de îndepărtarea produsului (produselor) reacției sub formă de gaz, precipitarea sau formarea compusului asociat maldo).
Să dăm exemple concrete de astfel de reacții. Pentru a face acest lucru, să ne întoarcem la ecuațiile de obținere a varului ars și a ecuației pentru obținerea prafului neîntărit:
Aceste reacții sunt legate de diferite tipuri de reacții chimice. Prima reacție este o reacție tipică a compusului, deoarece pe parcursul a două molecule de reactivi CaO și H2O se combină într-o moleculă mai complexă de Ca (OH) 2. Cea de-a doua reacție, Ca (OH) 2 = CaO + H2O, este o reacție de descompunere tipică: aici, reactivul Ca (OH) 2 se descompune pentru a forma alte două substanțe mai simple (produse de reacție).
În reacțiile de schimb, cantitatea de reactivi și produse este de obicei aceeași. În astfel de reacții, schimbul inițial de substanțe între atomi și chiar constituenți întregi ai moleculelor lor. De exemplu, atunci când soluția de CaBr2 este drenată din soluția HF, se precipită un precipitat. Există o reacție în care ionii de calciu și hidrogen schimbă între ei ioni de brom și fluor:
Când soluțiile de CaCl2 și Na2C03 sunt evacuate, un precipitat scade, de asemenea, deoarece ionii de calciu și sodiu schimbă între ei particulele CO3- și Cl-.
Săgeata de lângă produsul de reacție indică faptul că acest compus este insolubil și precipită. Astfel, săgeata poate fi de asemenea utilizată pentru a se referi la îndepărtarea unui produs dintr-o reacție chimică sub formă de precipitat () sau gaz (# 94;). De exemplu:
Ultima reacție se referă la un alt tip de reacții chimice - reacții de substituție. Zincul înlocuiește hidrogenul în combinație cu clorul - în HCI. Hidrogenul este eliberat ca gaz.
Reacțiile de substituție pot să pară în exterior ca reacții de schimb. Diferența constă în faptul că reacțiile de substituție implică în mod necesar atomi ai unor substanțe simple care înlocuiesc atomii unuia dintre elementele din substanța complexă. De exemplu:
2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2 - reacție de substituție;
în partea stângă a ecuației există o materie simplă - moleculă de clor Cl2. iar pe partea dreaptă există o substanță simplă - o moleculă de brom Br2.
În reacțiile de schimb, reactivii și produsele sunt substanțe complexe. De exemplu:
în această ecuație, reactivii și produsele sunt substanțe complexe.
Împărțirea tuturor reacțiilor chimice în reacțiile de compus, descompunere, substituție și schimb nu este singurul lucru. Există un alt mod de clasificare: pe baza schimbării (sau absenței schimbării) a stărilor de oxidare ale reactanților și produselor. Pe această bază, toate reacțiile sunt împărțite în reacții de reducere a oxidării și toate celelalte (nu oxidare-reducere).
Reacția dintre Zn și HCI nu este doar o reacție de substituție, ci și o reacție de reducere a oxidării, deoarece în ea starea de oxidare a substanțelor care reacționează variază:
Zn0 + 2H + Cl = H20 + Zn + 2Cl2 - reacție de substituție și reacție de oxidare-reducere simultană.
Reacțiile redox sunt, de asemenea, reacții ale metanului cu oxigen (Figura 5-1) reacția oxidului de cupru cu hidrogen, reacția bromurii de sodiu cu clorul.
schimba gradul de oxidare a carbonului și a oxigenului,
schimba gradul de oxidare a hidrogenului și a cuprului,
schimbați starea de oxidare a bromului și a clorului.
Dar toate celelalte reacții considerate anterior nu sunt redox-redox, deoarece nu schimbă starea de oxidare a atomilor, nici în reactivi, nici în produse.
Lumea chimică a omului este o varietate de substanțe, proprietățile, evoluția și interconversia lor.
Știința modernă arată în mod concludent că forma chimică a materiei - nu unul dintre soiurile de fenomene fizice, și noi, de sine calitativ mai complexă etapă de evoluție a lumii materiale, cu propriile sale metode și dezvoltarea unor legi specifice.
Considerarea cuantică a interacțiunilor interatomice și intermoleculare relevă mecanismul proceselor chimice. Dezvoltarea ulterioară a chimiei va necesita îmbunătățirea metodelor de calcul cuantic-mecanic.
Găzduit pe Allbest
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: