Конспект лекций Для студентов I курса медицинского и аграрного факультетов


НазваниеКонспект лекций Для студентов I курса медицинского и аграрного факультетов
страница1/11
Дата25.04.2013
Размер1.45 Mb.
ТипКонспект
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


М.А.Рябов, Р.В.Линко


ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ


Конспект лекций


Для студентов I курса

медицинского и аграрного факультетов


Москва

Издательство Российского университета дружбы народов

2000


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.


 Российский университет дружбы народов 2000

Часть I. ОБЩАЯ ХИМИЯ



1. 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 массаr) - 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 Аr(Cl) = 0,7535 + 0,2537 = 35,5 а.е.м.


Относительная молекулярная массаr) - 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.

Мr(H2O) = 2Ar(H) + Ar(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 NА = 6,021023 частиц/моль.


n = N/NA, где n - количество вещества (моль), N - число частиц, а NА - 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 VМ (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 = 0оC или Т = 273 К и p = 101325 Па = 760 мм.рт.ст.) один моль любого газа занимает объем 22,4 л, и

VМ = 22,4 л/моль.

VМ = V/n, откуда имеем: V = VMn и n = V/VM.


Имеем общую формулу:

n = m/M =V/VM = N/NA


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


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

МЭ = m/n (экв).

В реакциях обмена зарядов молярная масса эквивалентов вещества АВ с молярной массой М равна: МЭ = М/(nm).

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

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


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

m1/m2 = MЭ1Э2 или n1 = n2.

Для растворов закон эквивалентов может быть записан в следующем виде: CN1V1 = CN2V2 ,

где m1 и m2 - массы двух веществ, МЭ1 и МЭ2 - молярные массы эквивалентов, n1 и n2 - количества эквивалентов этих веществ, CN1, CN2 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.


2. Строение атома

2.1. Корпускулярно-волновой дуализм


Атом - нейтральная частица, состоящая из положительного ядра и электронов. Химические свойства веществ определяются строением составляющих их атомов.


Резерфорд, пропуская поток a-частиц (ядер атома гелия He2+) через тонкий слой металла, обнаружил, что большая часть a-частиц проходит через металл, а меньшая часть - отклоняется. Резерфорд предложил планетарную модель атома: атом состоит из небольшого массивного и положительно заряженного ядра и электронов, которые вращаются вокруг ядра как планеты вокруг Солнца. Радиус ядра равен 10-14-10-15 м, а радиус атома 10-10 м.

По законам классической физики такой атом должен быть неустойчивым - электроны, вращаясь вокруг ядра, должны отдавать энергию и падать на ядро. Однако, атом стабилен. Значит, классическая физика неверно описывает свойства атомов. Почему?


Классическая физика различает и противопоставляет:

  1. Физические тела, имеющие корпускулярные свойства. Например, мяч, автомобиль, Земля и т.д. имеют массу, скорость, траекторию движения, энергию и пр. и подчиняются законам механики Ньютона.

  2. Излучения, имеющие волновые свойства. Например, свет характеризуется длиной волны, периодом, частотой колебаний, интерференцией, дифракцией и пр. Излучения описываются законами электромагнетизма Максвелла.


Экспериментальные факты указывают на неправомерность подобного разделения.

Эйнштейн (1905 г.) объяснил фотоэлектрический эффект, предположив, что свет состоит из частиц - фотонов, имеющих определенную энергию Е=h , где E - энергия фотона, h - константа Планка, h=6.62510-34 Джсек.,  - частота колебания излучения. Таким образом, Эйнштейн допустил, что свет может проявлять не только волновые, но и корпускулярные свойства.

Девиссон и Джермер (1927 г.) обнаружили дифракцию электронов, доказав, что электроны (т.е. частицы) могут иметь волновые свойства.

Вопреки положениям классической физики экспериментальные факты указывают на корпускулярно-волновой дуализм материи, который состоит в том, что корпускулярные и волновые свойства не исключают друг друга. Каждый объект может иметь и волновые, и корпускулярные свойства.


Луи де Бройль (1924 г.) предложил формулу, связывающую волновые и корпускулярные свойства объектов:  = h/(mV) и означающую, что волна с длиной волны  соответствует каждому телу с массой m и скоростью V. Для света эта формула может быть выведена их уравнений Планка E=h=hc/ и Эйнштейна E=mc2. Откуда имеем: hc/=mc2 или =h/(mc), где с - скорость света. Поскольку атомы имеют размеры 10-10 м, то мы можем наблюдать и фиксировать волны с длинами волн более 10-10 м. Принимая скорость движения частицы V=1000 м/с, определим массу частицы, для которой возможно наблюдение волновых свойств, по формуле =h/mV>10-10. Имеем: m
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Разместите кнопку на своём сайте:
cat.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©cat.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
cat.convdocs.org
Главная страница