Вещества органические и неорганические

Основные законы химии

Моль. Молярная масса

Типы химических реакций

1. Реакции разложения:

2КМnO₄ = К₂МnO₄ + МnO₂ + O₂

2. Реакции соединения:

2Са + О₂ = 2СаО

3. Реакции замещения:

2К + 2НСl = 2КСl + H₂

4. Реакции обмена:

НСl + NaOH = NaCl + H₂O

Количество вещества – это физико-химическая величина, которая показывает число структурных единиц (молекул, атомов, ионов и др.), образующих это вещество. Единицей количества вещества является моль. (γ)

Моль – это количество вещества, которое содержит столько структурных единиц, сколько атомов содержится в 12 г. вещества углерода. Один моль любого вещества содержит 6,02·10²³ молекул или атомов. Это число называют числом Авогадро (N_a).

Масса одного моля вещества называется молярной массой (М). Выражается молярная масса в кг/моль или г/моль. Молярная масса равна отношению массы вещества к его количеству: М = m\ γ

Молярная масса численно равна относительной молекулярной массе.

1. Закон сохранения массы (М.Ломоносов, 1748 г., А.Лавуазье, 1789 г.) – масса всех веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции. Закон сохранения массы не выполняется в ядерных реакциях.

Пример:

2Na + S = Na₂ S

γ 2 моль 1 моль 1 моль

М 23 г/моль 32 г/моль 78 г/моль

m 46 г 32 г 78 г

46 + 32 = 78 г.

2. Периодический закон (Д.И.Менделеев, 1869 г.) – свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра элемента.

Периодическая таблица – графическое изображение периодического закона. Она состоит из семи периодов и восьми групп.

Современная периодическая система содержит 118 химических элементов, каждый из которых занимает определенное место (клетку) и имеет свой порядковый номер.

3. Закон постоянства состава (Ж.Пруст, 1808 г.) – все индивидуальные вещества имеют постоянный качественный и количественный состав, независимо от способа их получения.

Поэтому каждое вещество имеет свою химическую формулу. По формуле вещества можно рассчитать массовую долю каждого химического элемента, который входит в состав вещества.

Массовая доля элемента в данном веществе – это отношение относительной атомной массы данного элемента, умноженной на число его атомов в молекуле, к относительной молекулярной массе вещества.

W(X) = А_r (Х) · n/ M_r

Массовые доли выражаются в процентах или в долях единицы.

Пример: рассчитаем массовые доли водорода и кислорода в воде

W(Н) = А_r (Н) · 2/ M_r (Н₂ О) = 1·2/18 = 0,11 или 11%

W(О) = А_r (О) · 1/ M_r (Н₂ О) = 1·16/18 = 0,89 или 89%

4. Закон Авогадро (1811 г.) – в равных объемах газов при постоянных температуре и давлении содержится одинаковое число молекул. Объемы газов прямо пропорциональны их количествам:

γ₁/ γ₂ = V₁/ V₂

1. Первоначальная классификация веществ

Вещества
Минеральные	Растительные	Животные
Глинозем – Аl2 O3 Каменная соль – NaCl Кварц – SiO2	Глюкоза – С6 Н12 О6 Щавелевая кислота СООН | СООН	Жиры

Основоположником органической химии, т.е. химии, которая бы занималась изучением веществ, синтезируемых в растениях и животных был немецкий химик Берцелиус (1807 г.) Ошибкой Берцелиуса было утверждение о том, что органические вещества нельзя получить искусственным путем.

До 20-х годов 19 века это утверждение Берцелиуса о невозможности синтезировать органические вещества в лаборатории поддерживалось многими учеными. Предполагалось, что органические вещества образуются только в живой природе при участии особой «жизненной силы» Учение о жизненной силе называется «витализмом».

В 1824 г. ученик Берцелиуса – Велер синтезировал щавелевую кислоту

В 1828 г. Велер синтезирует мочевину- СО(NH₂)₂

В 1845 г. Кольбе синтезирует уксусную кислоту – СН₃СООН

В 1851 г. Бертло синтезировал жиры

В 1861 г. Бутлеров синтезировал один из углеводов (сахаристые вещества)

2. Современная классификации веществ

Вещества
Неорганические	Органические
Разнообразного состава, нет такого химического элемента, который бы встречался во всех химических соединениях	Наряду с другими элементами всегда содержат углерод
Электролиты	Не электролиты
Твердые вещества с высокой температурой плавления	Жидкости или твердые вещества с низкой температурой плавления
Не окисляются на воздухе, не горючи	Окисляются на воздухе, горючи
Растворимы в воде	Нерастворимы ли плохо растворимы в воде

Органическая химия – это химия соединений углерода.

Однако некоторые соединения углерода (оксиды СО и СО_2, угольная кислота и ее соли – также содержат углерод. Поэтому дают следующее определение органической химии:

Органическая химия – это химия углеводородов и их производных.

Углеводороды (УВ) – это простейшие органические вещества, молекулы которых состоят из атомов, только двух элементов: С и Н. Например: СН₄, С₂Н₆ и т.д.

Производные УВ – это продукты замещения атомов «Н» в молекулах УВ на другие атомы или группы атомов. Например:

СН₄ → СН₃Сl

С₂Н₆ → С₂Н₅F

Принципиального отличия между органическими и неорганическими веществами нет.

В настоящее время известно более 15 млн. органических соединений.

3. Дальнейшее развитие органической химии

Дальнейшее развитие науки требовало создания новой, более прогрессивной теории. В создание такой теории органической химии внесли свой вклад ученые нескольких стран — в первую очередь русский ученый А. М. Бутлеров, шотландец Купер и крупнейший немецкий химик Кекуле.

Кекуле (одновременно с его соотечественником Кольбе) установил четырех валентность углерода и (одновременно с Купером) развил идею о способности углеродных атомов соединяться в длинные цепи. в химических соединениях с помощью черточек. Начиная с 1858 г. А. М. Бутлеров развивает и экспериментально обосновывает теорию химического строения. А. М. Бутлеров исходил из материалистических представлений, основанных на атомистическом учении М. В. Ломоносова и Дальтона. Сущность этой теории сводится к следующим основным положениям.

1. Химическая природа каждой сложной молекулы определяется природой составляющих ее атомов, их количеством и химическим строением.

2. Химическое строение — это определенный порядок в чередовании в молекуле атомов, во взаимодействии, взаимном влиянии атомов друг на друга (как соседних, так и через другие атомы).

3. Химическое строение веществ определяет их физические и химические свойства.

4. Изучение свойств веществ позволяет определить их химическое строение.

В отличие от ранее существовавших теорий теория химического строения позволяла классифицировать весь накопившийся и новый экспериментальный материал и, что самое важное, предсказывать возможное число органических соединений определенного состава и вероятные пути их синтеза, т. е. допускала экспериментальную проверку. Она стала общей теорией органической химии как науки.

В 70-х годах XIX в. теория строения дополнилась теорией пространственного расположения атомов в молекулах — стереохимической теорией (Вант-Гофф, Лебедь). Создание теории химического строения способствовало бурному развитию органической химии и в последней четверти XIX в. она приняла современный облик. Уже в конце XIX в. синтетический метод органической химии стал проникать в химическую промышленность. Возникают производства синтетических красителей, взрывчатых веществ, медикаментов. Сырьевую базу для них дает коксохимическая промышленность: необходимые для этих производств органические вещества получают преимущественно из каменноугольной смолы и продуктов ее переработки. Развитие промышленности в свою очередь стимулировало научные исследования.Классификация неорганических веществ – оксиды, кислоты, соли, основания

В настоящее время известно более 100 тысяч неорганических веществ. Все неорганические вещества можно разделить на классы. Каждый класс объединяет вещества, сходные по составу и по свойствам.

Важнейшими классами сложных неорганических веществ являются: оксиды, основания, кислоты, соли.

Оксиды – это соединения двух элементов, одним из которых является кислород. Общая формула оксидов: Э_х О_У

х – это число атомов элемента, у – число атомов кислорода.

Примеры оксидов: NO, CaO, SO₃ и т.д.

Оксиды классифицируются в зависимости от того, каким элементом они образованы:

ОКСИДЫ

Образуются неметаллами и металлами в высших степенях окисления (СO₂; Р O ; Мn₂O₇ и др.)

Al₂0₃, BeO, ZnO, PbO, Cr₂0₃, SnO, SnO , GeO, GeO₂, Sb O , MnO₂ и др.

Образуются металлами (MgO;CrO;CuO и дp)

Основные Амфотерные Кислотные

Основными оксидами называются такие, которые при взаимо­действии с кислотами образуют соль и воду. Соединения этих окси­дов с водой относят к классу оснований (например, оксиду Na₂0 со­ответствует основание NaOH).

Кислотными оксидами называются такие, которые при взаимо­действии с основаниями образуют соль и воду. Соединения этих ок­сидов с водой относят к классу кислот (например, оксиду Р₂O₅ соот­ветствует кислота Н₃РO₄, а оксиду С1₂0₇ - кислота НСlO₄).

К амфотерным оксидам относятся такие, которые взаимодейст­вуют с кислотами и основаниями с образованием соли и воды. Соеди­нения этих оксидов с водой могут иметь как кислотные, так и основ­ные свойства (например, амфотерному оксиду ZnO соответствует ос­нование Zn(OH)₂ и кислота H₂ZnO₂).

Основания – это сложные вещества, молекулы которых состоят из атома металла и одной или нескольких гидроксильных групп – «ОН»

Формула оснований: Ме(ОН)_х

х – число гидроксильных групп, равное валентности металла.

Примеры оснований: NaOH, Ba(OH)_2, Fe(OH)₃ и т.д.

Кислоты – это сложные вещества, содержащие атомы водорода, которые могут замещаться атомами металла. Общая формула кислот: Н_х(Ас)

х – число атомов водорода, равное валентности кислотного остатка,

Ас – кислотный остаток.

Примеры кислот: НСl, H₂ SO₄, H₃ PO₄ и т.д.

Соли – это сложные вещества, состоящие из атомов металла и кислотных остатков.

Формула солей: Ме_х (Ас)_у

Примеры солей: NaCl, BaSO₄, Mg(NO₃)₂ и т.д.

Дата добавления: 2014-11-08