Наука химия очень интересна, и знание её может пригодиться в жизни абсолютно каждому человеку. Но оказывается, что не так легко её понять, изучая по школьному учебнику, особенно с учётом того, что у преподавателя далеко не всегда есть время ответить на все вопросы учащихся. Эта книга-самоучитель, составленная Е. Н. Френкелем, как раз создана для того, чтобы найти в ней ответы на все свои вопросы.
Информация в книге подаётся таким образом, чтобы она была максимально понятна, т.е. здесь нет просто сухих фактов. Можно прочитать теоретическое положение и сразу же увидеть пояснения, которых нет в обычных учебниках. Также в книге разбираются способы решения задач, даются задания для закрепления материала и вставлены задания, встречающиеся в ЕГЭ. Эта книга будет полезна всем, кто хочет лучше понять школьный курс химии, углубить свои знания, вспомнить изученное ранее. Её могут использовать школьники и абитуриенты при подготовке к экзаменам в медицинские вузы или на химические факультеты. Также она будет интересна всем, кто просто интересуется наукой химией, но по каким-либо причинам не уделил ей должного внимания в школе. После изучения книги приходит понимание, что химия не такая уж сложная, а главное – интересная наука.
Произведение относится к жанру Учебная литература. Оно было опубликовано в 2016 году издательством АСТ. Книга входит в серию "Средняя и старшая школа. Лучшие методики обучения". На нашем сайте можно скачать книгу "Химия. Самоучитель. Книга для тех, кто хочет сдать экзамены, а также понять и полюбить химию. Элементы общей, неорганической и органической химии" в формате fb2, rtf, epub, pdf, txt или читать онлайн. Рейтинг книги составляет 4.46 из 5. Здесь так же можно перед прочтением обратиться к отзывам читателей, уже знакомых с книгой, и узнать их мнение. В интернет-магазине нашего партнера вы можете купить и прочитать книгу в бумажном варианте.
Е.Н.ФРЕНКЕЛЬ
Самоучитель по химии
Пособие для тех, кто не знает, но хочет узнать и понять химию
Часть I. Элементы общей химии
(первый уровень сложности)
Я, Френкель Евгения Николаевна, заслуженный работник высшей школы РФ, выпускница химического факультета МГУ 1972 г., педагогический стаж 34 года. Кроме того, я мать троих детей и бабушка четырех внуков, старший из которых школьник.
Меня волнует проблема школьных учебников. Главная беда многих из них – тяжелый язык, который требует дополнительного «перевода» на понятный школьнику язык изложения учебного материала. Ко мне часто обращаются ученики средней школы с такой просьбой: «Переведите текст учебника, чтобы понятно было». Поэтому я написала «Самоучитель по химии», в котором многие сложные вопросы изложены вполне доступно и в то же время научно. На основе этого «Самоучителя», который был написан в 1991 г., я разработала программу и содержание подготовительных курсов. На них обучались сотни школьников. Многие из них начинали с нуля и за 40 занятий понимали предмет настолько, что сдавали экзамены на «4» и «5». Поэтому в нашем городе мои пособия-самоучители расходятся как горячие пирожки.
Может, и другим пригодятся мои наработки?
Статья подготовлена при поддержке учебного центра «МакарОФФ». Учебный центр предлагает Вам пройти курсы маникюра в Москве недорого . Профессиональная школа маникюра проводит обучение по маникюру, педикюру, наращиванию и дизайну ногтей, а также курсы мастеров-универсалов ногтевого сервиса, наращивание ресниц, микроблейдинг, шугаринг и эпиляция воском. Центр выдаёт дипломы после обучения и гарантированное трудоустройство. Подробная информация обо всех программах обучения, цены, расписание, акции и скидки, контакты на сайте: www.akademiyauspeha.ru .
Предисловие
Уважаемые читатели! Предлагаемый вашему вниманию «Самоучитель по химии» – не обычный учебник. В нем не просто излагаются какие-то факты или описываются свойства веществ. «Самоучитель» объясняет и учит даже в том случае, если вы, к сожалению, не знаете и не понимаете химии, а к учителю обратиться за разъяснениями не можете или стесняетесь. В виде рукописи эта книга используется школьниками с 1991 г., и не было ни одного ученика, который бы провалился на экзамене по химии и в школе, и в вузах. Причем многие из них совсем не знали химии.
«Самоучитель» рассчитан на самостоятельную работу ученика. Главное – отвечать по ходу чтения на те вопросы, которые встречаются в тексте. Если вы не смогли ответить на вопрос, то читайте внимательнее текст еще раз – все ответы имеются рядом. Желательно также выполнять все упражнения, которые встречаются по ходу объяснения нового материала. В этом помогут многочисленные обучающие алгоритмы, которые практически не встречаются в других учебниках. С их помощью вы научитесь:
Составлять химические формулы по валентности;
Составлять уравнения химических реакций, расставлять в них коэффициенты, в том числе в уравнениях окислительно-восстановительных процессов;
Составлять электронные формулы (в том числе краткие электронные формулы) атомов и определять свойства соответствующих химических элементов;
Предсказывать свойства некоторых соединений и определять, возможен данный процесс или нет.
В пособии два уровня сложности. Самоучитель первого уровня сложности состоит из трех частей.
I часть. Элементы общей химии (публикуемая ).
II часть. Элементы неорганической химии.
III часть. Элементы органической химии.
Книг второго уровня сложности тоже три.
Теоретические основы общей химии.
Теоретические основы неорганической химии.
Теоретические основы органической химии.
|
Глава 1. Основные понятия химии.
Глава 2. Важнейшие классы неорганических соединений.
Глава 3. Элементарные сведения о строении атома. Периодический закон Д.И.Менделеева.
Глава 4. Понятие о химической связи. Глава 5. Растворы. Глава 6. Электролитическая диссоциация.
Глава 7. Понятие об окислительно-восстановительных реакциях. Глава 8. Расчеты по химическим формулам и уравнениям.
Приложение. |
Глава 1. Основные понятия химии
Что такое химия? Где мы встречаемся с химическими явлениями?
Химия – везде. Сама жизнь – это бесчисленное множество разнообразных химических реакций, благодаря которым мы дышим, видим голубое небо, ощущаем изумительный запах цветов.
Что изучает химия?
Химия изучает вещества, а также химические процессы, в которых участвуют эти вещества.
Что такое вещество?
Вещество – это то, из чего состоит окружающий нас мир и мы сами.
Что такое химический процесс (явление)?
К химическим явлениям относятся процессы, в результате которых изменяется состав или строение молекул, образующих данное вещество*. Изменились молекулы – изменилось вещество (оно стало другим), изменились его свойства. Например, свежее молоко стало кислым, зеленые листья стали желтыми, сырое мясо при обжаривании изменило запах.
Все эти изменения – следствие сложных и многообразных химических процессов. Однако признаки простых химических реакций, в результате которых изменяется состав и строение молекул, такие же: изменение цвета, вкуса или запаха, выделение газа, света или тепла, появление осадка.
Что же такое молекулы, изменение которых влечет за собой столь разнообразные проявления?
Молекулы – это мельчайшие частицы вещества, отражающие его качественный и количественный состав и его химические свойства.
Изучая состав и строение одной молекулы, можно предсказать многие свойства данного вещества в целом. Такие исследования – одна из главных задач химии.
Как устроены молекулы? Из чего они состоят?
Молекулы состоят из атомов. Атомы в молекуле соединены при помощи химических связей. Каждый атом обозначается при помощи символа (химического знака). Например, Н – атом водорода, О – атом кислорода.
Число атомов в молекуле обозначают при помощи индекса – цифры внизу справа после символа.
Например:
Примеры молекул:
О 2 – это молекула вещества кислорода, состоящая из двух атомов кислорода;
Н 2 О – это молекула вещества воды, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Если атомы не связаны химической связью, то их число обозначают при помощи коэффициента – цифры перед символом:
Аналогично изображают число молекул:
2Н 2 – две молекулы водорода;
3Н 2 О – три молекулы воды.
Почему атомы водорода и кислорода имеют разные названия и разные символы? Потому что это атомы разных химических элементов.
Химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядер.
Что такое ядро атома? Почему заряд ядра является признаком принадлежности атома к данному химическому элементу? Чтобы ответить на эти вопросы, следует уточнить: изменяются ли атомы в химических реакциях, из чего состоит атом?
Нейтральный атом не имеет заряда, хотя и состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов:
В ходе химических реакций число электронов любого атома может изменяться, а вот заряд ядра атома не меняется . Поэтому заряд ядра атома – своеобразный «паспорт» химического элемента. Все атомы с зарядом ядра +1 принадлежат химическому элементу под названием водород. Атомы с зарядом ядра +8 относятся к химическому элементу кислороду.
Каждому химическому элементу присвоен химический символ (знак), порядковый номер в таблице Д.И.Менделеева (порядковый номер равен заряду ядра атома), определенное название, а для некоторых химических элементов – особое прочтение символа в химической формуле (табл. 1).
Таблица 1
Символы (знаки) химических элементов
| № п/п | № в таблице Д.И.Менделеева | Символ | Прочтение в формуле | Название |
| 1 | 1 | H | аш | Водород |
| 2 | 6 | C | це | Углерод |
| 3 | 7 | N | эн | Азот |
| 4 | 8 | O | о | Кислород |
| 5 | 9 | F | фтор | Фтор |
| 6 | 11 | Na | натрий | Натрий |
| 7 | 12 | Mg | магний | Магний |
| 8 | 13 | Al | алюминий | Алюминий |
| 9 | 14 | Si | силициум | Кремний |
| 10 | 15 | P | пэ | Фосфор |
| 11 | 16 | S | эс | Сера |
| 12 | 17 | Cl | хлор | Хлор |
| 13 | 19 | K | калий | Калий |
| 14 | 20 | Ca | кальций | Кальций |
| 15 | 23 | V | ванадий | Ванадий |
| 16 | 24 | Cr | хром | Хром |
| 17 | 25 | Mn | марганец | Марганец |
| 18 | 26 | Fe | феррум | Железо |
| 19 | 29 | Cu | купрум | Медь |
| 20 | 30 | Zn | цинк | Цинк |
| 21 | 35 | Br | бром | Бром |
| 22 | 47 | Ag | аргентум | Серебро |
| 23 | 50 | Sn | станнум | Олово |
| 24 | 53 | I | йод | Йод |
| 25 | 56 | Ba | барий | Барий |
| 26 | 79 | Au | аурум | Золото |
| 27 | 80 | Hg | гидраргирум | Ртуть |
| 28 | 82 | Pb | плюмбум | Cвинец |
Вещества бывают простые и сложные . Если молекула состоит из атомов одного химического элемента, это простое вещество. Простые вещества – Са, Сl 2 , О 3 , S 8 и т. д.
Молекулы сложных веществ состоят из атомов разных химических элементов. Сложные вещества – H 2 O, NO, H 3 PO 4, C 12 H 22 O 11 и т. д.
Задание 1.1. Укажите число атомов в молекулах сложных веществ H 2 O, NO, H 3 PO 4 , C 12 H 22 O 11 , назовите эти атомы.
Возникает вопрос: почему для воды всегда записывается формула Н 2 О, а не НО или НО 2 ? Опыт доказывает, что состав воды, полученной любым способом или взятой из любого источника, всегда соответствует формуле Н 2 О (речь идет о чистой воде).
Дело в том, что атомы в молекуле воды и в молекуле любого другого вещества соединены при помощи химических связей. Химическая связь соединяет как минимум два атома. Поэтому, если молекула состоит из двух атомов и один из них образует три химические связи, то другой также образует три химические связи.
Число химических связей , образуемых атомом, называют его валентностью .
Если обозначить каждую химическую связь черточкой, то для молекулы из двух атомов АБ получим АБ, где тремя черточками показаны три связи, образуемые элементами А и Б между собой.
В данной молекуле атомы А и Б трехвалентны.
Известно, что атом кислорода двухвалентен, атом водорода одновалентен.
В о п р о с. Сколько атомов водорода может присоединиться к одному атому кислорода?
О т в е т. Два атома. Состав воды описывают формулой Н–О–Н, или Н 2 О.
П о м н и т е! В устойчивой молекуле не может быть «свободных», «лишних» валентностей. Поэтому для двухэлементной молекулы число химических связей (валентностей) атомов одного элемента равно общему числу химических связей атомов другого элемента.
Валентность атомов некоторых химических элементов постоянна (табл. 2).
Таблица 2
Значение постоянных валентностей некоторых элементов
Для других атомов валентность** можно определить (вычислить) из химической формулы вещества. При этом нужно учитывать изложенное выше правило о химической связи. Например, определим валентность x марганца Mn по формуле вещества MnO 2:
Общее число химических связей, образуемых
одним и другим элементом (Mn и О), одинаково:
x
· 1 = 4; II · 2 = 4. Отсюда х
= 4, т.е. в этой
химической формуле марганец четырехвалентен.
П р а к т и ч е с к и е в ы в о д ы
1. Если один из атомов в молекуле одновалентен, то валентность второго атома равна числу атомов первого элемента (см. на индекс!):
2. Если число атомов в молекуле одинаково, то валентность первого атома равна валентности второго атома:
3. Если у одного из атомов индекс отсутствует, то его валентность равна произведению валентности второго атома на его индекс:
4. В остальных случаях ставьте валентности «крест-накрест», т.е. валентность одного элемента равна индексу другого элемента:
Задание 1.2. Определите валентности элементов в соединениях:
CO 2 , CO, Mn 2 O 7 , Cl 2 O, P 2 O 3 , AlP, Na 2 S, NH 3 , Mg 3 N 2 .
П о д с к а з к а. Сначала укажите валентность атомов, у которых она постоянная. Аналогично определяется валентность атомных групп ОН, РО 4 , SО 4 и др.
Задание 1.3. Определите валентности атомных групп (в формулах подчеркнуты):
H 3 PO 4 , Ca(OH ) 2 , Ca 3 (PO 4) 2 , H 2 SO 4 , CuSO 4 .
(Обратите внимание! Одинаковые группы атомов имеют одинаковые валентности во всех соединениях.)
Зная валентности атома или группы атомов, можно составить формулу соединения. Для этого пользуются следующими правилами.
Если валентности атомов одинаковы, то и число атомов одинаково, т.е. индексы не ставим:
Если валентности кратны (обе делятся на одно и то же число), то число атомов элемента с меньшей валентностью определяем делением:
В остальных случаях индексы определяют «крест-накрест»:
Задание 1.4. Составьте химические формулы соединений:
Вещества, состав которых отражают химические формулы, могут участвовать в химических процессах (реакциях). Графическая запись, соответствующая данной химической реакции, называется уравнением реакции . Например, при сгорании (взаимодействии с кислородом) угля происходит химическая реакция:
С + O 2 = CO 2 .
Запись показывает, что один атом углерода С, соединяясь с одной молекулой кислорода O 2 , образует одну молекулу углекислого газа СО 2 . Число атомов каждого химического элемента до и после реакции должно быть одинаково . Это правило – следствие закона сохранения массы вещества. Закон сохранения массы: масса исходных веществ равна массе продуктов реакции.
Закон был открыт в XVIII в. М.В.Ломоносовым и, независимо от него, А.Л.Лавуазье.
Выполняя этот закон, необходимо в уравнениях химических реакций расставлять коэффициенты так, чтобы число атомов каждого химического элемента не изменялось в результате реакции. Например, при разложении бертолетовой соли KClO 3 получается соль KСl и кислород О 2:
KClO 3 KСl + О 2 .
Число атомов калия и хлора одинаково, а кислорода – разное. Уравняем их:
Теперь изменилось число атомов калия и хлора до реакции. Уравняем их:
Наконец, между правой и левой частями уравнения можно поставить знак равенства:
2KClO 3 = 2KСl + 3О 2 .
Полученная запись показывает, что при разложении сложного вещества KClO 3 получаются два новых вещества – сложное KСl и простое – кислород O 2 . Числа перед формулами веществ в уравнениях химических реакций называют коэффициентами .
При подборе коэффициентов необязательно считать отдельные атомы. Если в ходе реакции не изменился состав некоторых атомных групп, то можно учитывать число этих групп, считая их единым целым. Составим уравнение реакции веществ CaCl 2 и Na 3 PO 4:
CaCl 2 + Na 3 PO 4 ……………… .
П о с л е д о в а т е л ь н о с т ь д е й с т в и й
1) Определим валентность исходных атомов и группы PO 4:
2) Напишем правую часть уравнения (пока без индексов, формулы веществ в скобках надо уточнить):
3) Составим химические формулы полученных веществ по валентностям составных частей:
4) Обратим внимание на состав самого сложного соединения Ca 3 (PO 4) 2 и уравняем число атомов кальция (их три) и число групп РО 4 (их две):
5) Число атомов натрия и хлора до реакции теперь стало равным шести. Поставим соответствующий коэффициент в правую часть схемы перед формулой NaCl:
3CaCl 2 + 2Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6NaCl.
Пользуясь такой последовательностью, можно уравнять схемы многих химических реакций (за исключением более сложных окислительно-восстановительных реакций, см. главу 7).
Типы химических реакций. Химические реакции бывают разных типов. Основными являются четыре типа – соединение, разложение, замещение и обмен.
1. Реакции соединения – из двух и более веществ образуется одно вещество:
Например:
Са + Сl 2 = CaCl 2 .
2. Реакции разложения – из одного вещества получаются два вещества или более:
Например:
Ca(HCO 3) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
3. Реакции замещения – реагируют простое и сложное вещества, образуются также простое и сложное вещества, причем простое вещество замещает часть атомов сложного вещества:
А + ВХ АХ + В.
Например:
Fe + CuSO 4 = Cu + FeSO 4 .
4. Реакции обмена – здесь реагируют два сложных вещества и получаются два сложных вещества. В ходе реакции сложные вещества обмениваются своими составными частями:
Упражнения к главе 1
1. Выучите табл. 1. Проверьте себя, напишите химические символы: серы, цинка, олова, магния, марганца, калия, кальция, свинца, железа и фтора.
2. Напишите символы химических элементов, которые в формулах произносятся как: «аш», «о», «купрум», «эс», «пэ», «гидраргирум», «станнум», «плюмбум», «эн», «феррум», «це», «аргентум». Назовите эти элементы.
3. Укажите число атомов каждого химического элемента в формулах соединений:
Al 2 S 3 , СаS, МnО 2 , NH 3 , Mg 3 P 2 , SO 3 .
4. Определите, какие из веществ – простые, а какие – сложные:
Na 2 O, Na, O 2 , CaCl 2 , Cl 2 .
Прочитайте формулы этих веществ.
5. Выучите табл. 2. Составьте химические формулы веществ по известной валентности элементов и атомных групп:
6. Определите валентность химических элементов в соединениях:
N 2 O, Fe 2 O 3 , PbO 2 , N 2 O 5, HBr, SiH 4 , H 2 S, MnO, Al 2 S 3 .
7. Расставьте коэффициенты и укажите типы химических реакций:
а) Mg + O 2 MgO;
б) Al + CuCl 2 AlCl 3 + Cu;
в) NaNO 3 NaNO 2 + O 2 ;
г) AgNO 3 + BaCl 2 AgCl + Ba(NO 3) 2 ;
д) Al + HCl AlCl 3 + H 2 ;
е) KOH + H 3 PO 4 K 3 PO 4 + H 2 O;
ж) CH 4 C 2 H 2 + H 2 .
* Существуют вещества, построенные не из молекул. Но об этих веществах речь пойдет позже (см. главу 4).
** Строго говоря, по нижеизложенным правилам определяют не валентность, а степень окисления (см. главу 7). Однако во многих соединениях числовые значения этих понятий совпадают, поэтому по формуле вещества можно определять и валентность.
Печатается с продолжением
Е.Н.ФРЕНКЕЛЬ
Самоучитель по химии
Пособие для тех, кто не знает, но хочет узнать и понять химию
Часть I. Элементы общей химии
(первый уровень сложности)
Я, Френкель Евгения Николаевна, заслуженный работник высшей школы РФ, выпускница химического факультета МГУ 1972 г., педагогический стаж 34 года. Кроме того, я мать троих детей и бабушка четырех внуков, старший из которых школьник.
Меня волнует проблема школьных учебников. Главная беда многих из них – тяжелый язык, который требует дополнительного «перевода» на понятный школьнику язык изложения учебного материала. Ко мне часто обращаются ученики средней школы с такой просьбой: «Переведите текст учебника, чтобы понятно было». Поэтому я написала «Самоучитель по химии», в котором многие сложные вопросы изложены вполне доступно и в то же время научно. На основе этого «Самоучителя», который был написан в 1991 г., я разработала программу и содержание подготовительных курсов. На них обучались сотни школьников. Многие из них начинали с нуля и за 40 занятий понимали предмет настолько, что сдавали экзамены на «4» и «5». Поэтому в нашем городе мои пособия-самоучители расходятся как горячие пирожки.
Может, и другим пригодятся мои наработки?
Статья подготовлена при поддержке учебного центра «МакарОФФ». Учебный центр предлагает Вам пройти курсы маникюра в Москве недорого . Профессиональная школа маникюра проводит обучение по маникюру, педикюру, наращиванию и дизайну ногтей, а также курсы мастеров-универсалов ногтевого сервиса, наращивание ресниц, микроблейдинг, шугаринг и эпиляция воском. Центр выдаёт дипломы после обучения и гарантированное трудоустройство. Подробная информация обо всех программах обучения, цены, расписание, акции и скидки, контакты на сайте: www.akademiyauspeha.ru .
Предисловие
Уважаемые читатели! Предлагаемый вашему вниманию «Самоучитель по химии» – не обычный учебник. В нем не просто излагаются какие-то факты или описываются свойства веществ. «Самоучитель» объясняет и учит даже в том случае, если вы, к сожалению, не знаете и не понимаете химии, а к учителю обратиться за разъяснениями не можете или стесняетесь. В виде рукописи эта книга используется школьниками с 1991 г., и не было ни одного ученика, который бы провалился на экзамене по химии и в школе, и в вузах. Причем многие из них совсем не знали химии.
«Самоучитель» рассчитан на самостоятельную работу ученика. Главное – отвечать по ходу чтения на те вопросы, которые встречаются в тексте. Если вы не смогли ответить на вопрос, то читайте внимательнее текст еще раз – все ответы имеются рядом. Желательно также выполнять все упражнения, которые встречаются по ходу объяснения нового материала. В этом помогут многочисленные обучающие алгоритмы, которые практически не встречаются в других учебниках. С их помощью вы научитесь:
Составлять химические формулы по валентности;
Составлять уравнения химических реакций, расставлять в них коэффициенты, в том числе в уравнениях окислительно-восстановительных процессов;
Составлять электронные формулы (в том числе краткие электронные формулы) атомов и определять свойства соответствующих химических элементов;
Предсказывать свойства некоторых соединений и определять, возможен данный процесс или нет.
В пособии два уровня сложности. Самоучитель первого уровня сложности состоит из трех частей.
I часть. Элементы общей химии (публикуемая ).
II часть. Элементы неорганической химии.
III часть. Элементы органической химии.
Книг второго уровня сложности тоже три.
Теоретические основы общей химии.
Теоретические основы неорганической химии.
Теоретические основы органической химии.
|
Глава 1. Основные понятия химии.
Глава 2. Важнейшие классы неорганических соединений.
Глава 3. Элементарные сведения о строении атома. Периодический закон Д.И.Менделеева.
Глава 4. Понятие о химической связи. Глава 5. Растворы. Глава 6. Электролитическая диссоциация.
Глава 7. Понятие об окислительно-восстановительных реакциях. Глава 8. Расчеты по химическим формулам и уравнениям.
Приложение. |
Глава 1. Основные понятия химии
Что такое химия? Где мы встречаемся с химическими явлениями?
Химия – везде. Сама жизнь – это бесчисленное множество разнообразных химических реакций, благодаря которым мы дышим, видим голубое небо, ощущаем изумительный запах цветов.
Что изучает химия?
Химия изучает вещества, а также химические процессы, в которых участвуют эти вещества.
Что такое вещество?
Вещество – это то, из чего состоит окружающий нас мир и мы сами.
Что такое химический процесс (явление)?
К химическим явлениям относятся процессы, в результате которых изменяется состав или строение молекул, образующих данное вещество*. Изменились молекулы – изменилось вещество (оно стало другим), изменились его свойства. Например, свежее молоко стало кислым, зеленые листья стали желтыми, сырое мясо при обжаривании изменило запах.
Все эти изменения – следствие сложных и многообразных химических процессов. Однако признаки простых химических реакций, в результате которых изменяется состав и строение молекул, такие же: изменение цвета, вкуса или запаха, выделение газа, света или тепла, появление осадка.
Что же такое молекулы, изменение которых влечет за собой столь разнообразные проявления?
Молекулы – это мельчайшие частицы вещества, отражающие его качественный и количественный состав и его химические свойства.
Изучая состав и строение одной молекулы, можно предсказать многие свойства данного вещества в целом. Такие исследования – одна из главных задач химии.
Как устроены молекулы? Из чего они состоят?
Молекулы состоят из атомов. Атомы в молекуле соединены при помощи химических связей. Каждый атом обозначается при помощи символа (химического знака). Например, Н – атом водорода, О – атом кислорода.
Число атомов в молекуле обозначают при помощи индекса – цифры внизу справа после символа.
Например:
Примеры молекул:
О 2 – это молекула вещества кислорода, состоящая из двух атомов кислорода;
Н 2 О – это молекула вещества воды, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Если атомы не связаны химической связью, то их число обозначают при помощи коэффициента – цифры перед символом:
Аналогично изображают число молекул:
2Н 2 – две молекулы водорода;
3Н 2 О – три молекулы воды.
Почему атомы водорода и кислорода имеют разные названия и разные символы? Потому что это атомы разных химических элементов.
Химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядер.
Что такое ядро атома? Почему заряд ядра является признаком принадлежности атома к данному химическому элементу? Чтобы ответить на эти вопросы, следует уточнить: изменяются ли атомы в химических реакциях, из чего состоит атом?
Нейтральный атом не имеет заряда, хотя и состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов:
В ходе химических реакций число электронов любого атома может изменяться, а вот заряд ядра атома не меняется . Поэтому заряд ядра атома – своеобразный «паспорт» химического элемента. Все атомы с зарядом ядра +1 принадлежат химическому элементу под названием водород. Атомы с зарядом ядра +8 относятся к химическому элементу кислороду.
Каждому химическому элементу присвоен химический символ (знак), порядковый номер в таблице Д.И.Менделеева (порядковый номер равен заряду ядра атома), определенное название, а для некоторых химических элементов – особое прочтение символа в химической формуле (табл. 1).
Таблица 1
Символы (знаки) химических элементов
| № п/п | № в таблице Д.И.Менделеева | Символ | Прочтение в формуле | Название |
| 1 | 1 | H | аш | Водород |
| 2 | 6 | C | це | Углерод |
| 3 | 7 | N | эн | Азот |
| 4 | 8 | O | о | Кислород |
| 5 | 9 | F | фтор | Фтор |
| 6 | 11 | Na | натрий | Натрий |
| 7 | 12 | Mg | магний | Магний |
| 8 | 13 | Al | алюминий | Алюминий |
| 9 | 14 | Si | силициум | Кремний |
| 10 | 15 | P | пэ | Фосфор |
| 11 | 16 | S | эс | Сера |
| 12 | 17 | Cl | хлор | Хлор |
| 13 | 19 | K | калий | Калий |
| 14 | 20 | Ca | кальций | Кальций |
| 15 | 23 | V | ванадий | Ванадий |
| 16 | 24 | Cr | хром | Хром |
| 17 | 25 | Mn | марганец | Марганец |
| 18 | 26 | Fe | феррум | Железо |
| 19 | 29 | Cu | купрум | Медь |
| 20 | 30 | Zn | цинк | Цинк |
| 21 | 35 | Br | бром | Бром |
| 22 | 47 | Ag | аргентум | Серебро |
| 23 | 50 | Sn | станнум | Олово |
| 24 | 53 | I | йод | Йод |
| 25 | 56 | Ba | барий | Барий |
| 26 | 79 | Au | аурум | Золото |
| 27 | 80 | Hg | гидраргирум | Ртуть |
| 28 | 82 | Pb | плюмбум | Cвинец |
Вещества бывают простые и сложные . Если молекула состоит из атомов одного химического элемента, это простое вещество. Простые вещества – Са, Сl 2 , О 3 , S 8 и т. д.
Молекулы сложных веществ состоят из атомов разных химических элементов. Сложные вещества – H 2 O, NO, H 3 PO 4, C 12 H 22 O 11 и т. д.
Задание 1.1. Укажите число атомов в молекулах сложных веществ H 2 O, NO, H 3 PO 4 , C 12 H 22 O 11 , назовите эти атомы.
Возникает вопрос: почему для воды всегда записывается формула Н 2 О, а не НО или НО 2 ? Опыт доказывает, что состав воды, полученной любым способом или взятой из любого источника, всегда соответствует формуле Н 2 О (речь идет о чистой воде).
Дело в том, что атомы в молекуле воды и в молекуле любого другого вещества соединены при помощи химических связей. Химическая связь соединяет как минимум два атома. Поэтому, если молекула состоит из двух атомов и один из них образует три химические связи, то другой также образует три химические связи.
Число химических связей , образуемых атомом, называют его валентностью .
Если обозначить каждую химическую связь черточкой, то для молекулы из двух атомов АБ получим АБ, где тремя черточками показаны три связи, образуемые элементами А и Б между собой.
В данной молекуле атомы А и Б трехвалентны.
Известно, что атом кислорода двухвалентен, атом водорода одновалентен.
В о п р о с. Сколько атомов водорода может присоединиться к одному атому кислорода?
О т в е т. Два атома. Состав воды описывают формулой Н–О–Н, или Н 2 О.
П о м н и т е! В устойчивой молекуле не может быть «свободных», «лишних» валентностей. Поэтому для двухэлементной молекулы число химических связей (валентностей) атомов одного элемента равно общему числу химических связей атомов другого элемента.
Валентность атомов некоторых химических элементов постоянна (табл. 2).
Таблица 2
Значение постоянных валентностей некоторых элементов
Для других атомов валентность** можно определить (вычислить) из химической формулы вещества. При этом нужно учитывать изложенное выше правило о химической связи. Например, определим валентность x марганца Mn по формуле вещества MnO 2:
Общее число химических связей, образуемых
одним и другим элементом (Mn и О), одинаково:
x
· 1 = 4; II · 2 = 4. Отсюда х
= 4, т.е. в этой
химической формуле марганец четырехвалентен.
П р а к т и ч е с к и е в ы в о д ы
1. Если один из атомов в молекуле одновалентен, то валентность второго атома равна числу атомов первого элемента (см. на индекс!):
2. Если число атомов в молекуле одинаково, то валентность первого атома равна валентности второго атома:
3. Если у одного из атомов индекс отсутствует, то его валентность равна произведению валентности второго атома на его индекс:
4. В остальных случаях ставьте валентности «крест-накрест», т.е. валентность одного элемента равна индексу другого элемента:
Задание 1.2. Определите валентности элементов в соединениях:
CO 2 , CO, Mn 2 O 7 , Cl 2 O, P 2 O 3 , AlP, Na 2 S, NH 3 , Mg 3 N 2 .
П о д с к а з к а. Сначала укажите валентность атомов, у которых она постоянная. Аналогично определяется валентность атомных групп ОН, РО 4 , SО 4 и др.
Задание 1.3. Определите валентности атомных групп (в формулах подчеркнуты):
H 3 PO 4 , Ca(OH ) 2 , Ca 3 (PO 4) 2 , H 2 SO 4 , CuSO 4 .
(Обратите внимание! Одинаковые группы атомов имеют одинаковые валентности во всех соединениях.)
Зная валентности атома или группы атомов, можно составить формулу соединения. Для этого пользуются следующими правилами.
Если валентности атомов одинаковы, то и число атомов одинаково, т.е. индексы не ставим:
Если валентности кратны (обе делятся на одно и то же число), то число атомов элемента с меньшей валентностью определяем делением:
В остальных случаях индексы определяют «крест-накрест»:
Задание 1.4. Составьте химические формулы соединений:
Вещества, состав которых отражают химические формулы, могут участвовать в химических процессах (реакциях). Графическая запись, соответствующая данной химической реакции, называется уравнением реакции . Например, при сгорании (взаимодействии с кислородом) угля происходит химическая реакция:
С + O 2 = CO 2 .
Запись показывает, что один атом углерода С, соединяясь с одной молекулой кислорода O 2 , образует одну молекулу углекислого газа СО 2 . Число атомов каждого химического элемента до и после реакции должно быть одинаково . Это правило – следствие закона сохранения массы вещества. Закон сохранения массы: масса исходных веществ равна массе продуктов реакции.
Закон был открыт в XVIII в. М.В.Ломоносовым и, независимо от него, А.Л.Лавуазье.
Выполняя этот закон, необходимо в уравнениях химических реакций расставлять коэффициенты так, чтобы число атомов каждого химического элемента не изменялось в результате реакции. Например, при разложении бертолетовой соли KClO 3 получается соль KСl и кислород О 2:
KClO 3 KСl + О 2 .
Число атомов калия и хлора одинаково, а кислорода – разное. Уравняем их:
Теперь изменилось число атомов калия и хлора до реакции. Уравняем их:
Наконец, между правой и левой частями уравнения можно поставить знак равенства:
2KClO 3 = 2KСl + 3О 2 .
Полученная запись показывает, что при разложении сложного вещества KClO 3 получаются два новых вещества – сложное KСl и простое – кислород O 2 . Числа перед формулами веществ в уравнениях химических реакций называют коэффициентами .
При подборе коэффициентов необязательно считать отдельные атомы. Если в ходе реакции не изменился состав некоторых атомных групп, то можно учитывать число этих групп, считая их единым целым. Составим уравнение реакции веществ CaCl 2 и Na 3 PO 4:
CaCl 2 + Na 3 PO 4 ……………… .
П о с л е д о в а т е л ь н о с т ь д е й с т в и й
1) Определим валентность исходных атомов и группы PO 4:
2) Напишем правую часть уравнения (пока без индексов, формулы веществ в скобках надо уточнить):
3) Составим химические формулы полученных веществ по валентностям составных частей:
4) Обратим внимание на состав самого сложного соединения Ca 3 (PO 4) 2 и уравняем число атомов кальция (их три) и число групп РО 4 (их две):
5) Число атомов натрия и хлора до реакции теперь стало равным шести. Поставим соответствующий коэффициент в правую часть схемы перед формулой NaCl:
3CaCl 2 + 2Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6NaCl.
Пользуясь такой последовательностью, можно уравнять схемы многих химических реакций (за исключением более сложных окислительно-восстановительных реакций, см. главу 7).
Типы химических реакций. Химические реакции бывают разных типов. Основными являются четыре типа – соединение, разложение, замещение и обмен.
1. Реакции соединения – из двух и более веществ образуется одно вещество:
Например:
Са + Сl 2 = CaCl 2 .
2. Реакции разложения – из одного вещества получаются два вещества или более:
Например:
Ca(HCO 3) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
3. Реакции замещения – реагируют простое и сложное вещества, образуются также простое и сложное вещества, причем простое вещество замещает часть атомов сложного вещества:
А + ВХ АХ + В.
Например:
Fe + CuSO 4 = Cu + FeSO 4 .
4. Реакции обмена – здесь реагируют два сложных вещества и получаются два сложных вещества. В ходе реакции сложные вещества обмениваются своими составными частями:
Упражнения к главе 1
1. Выучите табл. 1. Проверьте себя, напишите химические символы: серы, цинка, олова, магния, марганца, калия, кальция, свинца, железа и фтора.
2. Напишите символы химических элементов, которые в формулах произносятся как: «аш», «о», «купрум», «эс», «пэ», «гидраргирум», «станнум», «плюмбум», «эн», «феррум», «це», «аргентум». Назовите эти элементы.
3. Укажите число атомов каждого химического элемента в формулах соединений:
Al 2 S 3 , СаS, МnО 2 , NH 3 , Mg 3 P 2 , SO 3 .
4. Определите, какие из веществ – простые, а какие – сложные:
Na 2 O, Na, O 2 , CaCl 2 , Cl 2 .
Прочитайте формулы этих веществ.
5. Выучите табл. 2. Составьте химические формулы веществ по известной валентности элементов и атомных групп:
6. Определите валентность химических элементов в соединениях:
N 2 O, Fe 2 O 3 , PbO 2 , N 2 O 5, HBr, SiH 4 , H 2 S, MnO, Al 2 S 3 .
7. Расставьте коэффициенты и укажите типы химических реакций:
а) Mg + O 2 MgO;
б) Al + CuCl 2 AlCl 3 + Cu;
в) NaNO 3 NaNO 2 + O 2 ;
г) AgNO 3 + BaCl 2 AgCl + Ba(NO 3) 2 ;
д) Al + HCl AlCl 3 + H 2 ;
е) KOH + H 3 PO 4 K 3 PO 4 + H 2 O;
ж) CH 4 C 2 H 2 + H 2 .
* Существуют вещества, построенные не из молекул. Но об этих веществах речь пойдет позже (см. главу 4).
** Строго говоря, по нижеизложенным правилам определяют не валентность, а степень окисления (см. главу 7). Однако во многих соединениях числовые значения этих понятий совпадают, поэтому по формуле вещества можно определять и валентность.
Печатается с продолжением
Все вокруг нас - на улице, на роботе, в общественном транспорте имеет отношение в химии. Да и сами мы состоим из целого ряда химических элементов и процессов. Поэтому вопрос, как учить химию, достаточно актуален.
Данная статья предназначена для лиц старше 18 лет
А вам уже исполнилось 18?
Методы обучения химии
Ни одна отрасль промышленности, сельского хозяйства не обходится без этой чудо-науки. Современные технологии используют все возможные наработки для того, чтобы прогресс двигался дальше. Медицина и фармакология, строительство и легкая промышленность, кулинария и наш быт — все они зависят от химии, ее теории и исследований.
Но не все молодые люди в школьном возрасте понимают необходимость и важность химии в нашей жизни, не посещают уроков, не слушают педагогов и не вникают в суть процессов. Чтобы заинтересовать и привить любовь к науке и школьной программе среди учеников 8, 9, 10 классов учителя используют разные методики и образовательные технологии, специфические методы и используют исследовательские технологии.
DIV_ADBLOCK63">
Легко ли выучить химию самостоятельно?
Часто бывает так, что после окончания курса определенного предмета в средней школе или колледже, ученик понимает, что он невнимательно его прослушал и ничего не понял. Это может отобразиться на его годовой оценке, а может стоить и бюджетного места в университете. Поэтому многие нерадивые школьники пытаются самостоятельно изучить химию.
И тут возникают вопросы. Реально ли это? Можно ли самому выучить трудный предмет? Как правильно организовать свое время и с чего начать? Конечно, можно и вполне реально, главное — усидчивость и желание достичь своей цели. А с чего начать? Как бы банально это не прозвучало, но мотивация играет решающую роль во всем процессе. От нее зависит, сможете ли вы просиживать над учебниками долгое время, учить формулы и таблицы, разбить процессы и заниматься опытами.
Когда вы выделили для себя цель, нужно приступить к ее реализации. Если вы начинаете учить химию с нуля, то можете запастись учебниками за программой 8 класса, пособиями для начинающих и лабораторными тетрадями, куда будете записывать результаты опытов. Но часто бывают ситуации, когда надомное учение не эффективно и не приносит нужных результатов. Причин может быть много: не хватает усидчивости, нет силы воли, непонятны какие-то моменты, без которых дальнейшее обучение не имеет смысла.
DIV_ADBLOCK65">
Можно ли быстро выучить химию?
Многие школьники и студенты хотят выучить химию с нуля без затрат больших усилий и за короткое время, ищут в сети способы учить предмет за 5 минут, за 1 день, за неделю или месяц. Сказать, за сколько можно выучить химию невозможно. Все зависит от желания, мотивации, способностей и возможностей каждого конкретного учащегося. И стоит помнить, что быстро выученная информация столь же быстро исчезает с нашей памяти. Поэтому, стоит ли быстро учить весь школьный курс химии за день? Или лучше потратить больше времени, но после этого сдать все экзамены на отлично?
Независимо от того, за какое время вы собрались учить химию, стоит подобрать удобные методики, которые облегчат и так сложную задачу по , основ органической и неорганической химии, особенностям химических элементов, формулы, кислоты, алканы и множество другого.
Наиболее популярный способ, который используют в средних школах, дошкольных учреждениях, на курсах по изучению того или иного предмета — это игровой метод. Он позволяет в простой и доступной форме запоминать большое количество информации, не тратя на это много усилий. Вы можете купить набор юного химика (да-да, пусть вас это не смущает) и в простой форме увидеть множество важных процессов и реакций, понаблюдать за взаимодействием разных веществ и при этом вполне безопасно. Кроме этого, используйте и метод карточек или стикеров, которые разместите на разных предмерах (особенно это подойдет для кухни) указав название химического элемента, его свойства, формулу. Натыкаясь на такие картинки по всему дому, вы на подсознательном уровне будете запоминать нужные данные.
Еще, как вариант, можете купить книгу для детей, где в простой форме описаны начальные и основные моменты, а можно посмотреть развивающее видео, где на основе домашних опытов объясняют химические реакции.
Не забывайте контролировать себя, делая тесты и примеры, решая задачи — именно таким образом можно закрепить знания. Ну и повторяйте уже выученный раньше материал, новый, который вы сейчас учите. Именно возвращение назад, напоминание и дает возможность держать всю информацию в голове и не забыть ее к экзамену.
Важным моментом является помощь вашего смартфона или планшета, на который вы можете установить специальные обучающие программы для того, чтобы учить химию. Такие приложения можно скачать бесплатно, выбрав нужный уровень знаний — для новичков (если вы учите с нуля), средний (курс средней школы) или высокий (для студентов биологических и медицинских факультетов). Преимущества таких девайсов в том, что вы можете повторить или узнать что-то новое, находясь в любом месте и в любое время.
И напоследок. В какой бы области вы ни преуспели в будущем: наука, экономика, изобразительное искусство, сельское хозяйство, военное поприще или промышленность, помните, что знание химии никогда не будет лишним!
