«Бейорганикалық химияның фундаменталды сұрақтары» пәнінен дәрістер жинағы Әдістемелік нұСҚау шымкент, 2015 ж
Лекция-2. Химияның негізгі ұғымдары мен заңдары
жүктеу/скачать 1.65 Mb.
|
| Лекция-2. Химияның негізгі ұғымдары мен заңдары.
жоспар: Химияның негізгі ұғымдары Масса мен энергияның сақталу заңы; Құрамның тұрақтылық заңы; Эквиваленттер заңы. Эквиваленттерді табу; Авогадро заңы және оның салдары; Менделеев – Клапейрон заңы. Атом химиялық қосылыстардағы элементтердің ең кіші бөлшегі. Атом дегеніміз – оң зарядты ядродан және саны сол оң зарядтарды теңгеретін электрондардан тұратын нейтрал бөлшек. Молекула дегеніміз - осы заттың химиялық қасиеттерін сақтап тұратын ең кіші бөлшегі. Молекулалары бір элементтің атомдарынан тұратын заттарды –жай заттар дейміз. Жай заттарға H2,CL2,Na,O2,N2 т. б. жатады. Бір элементтің бірнеше жай заттар түзуін аллотропиялық құбылыс дейді. Молекулалары әртүрлі элементтің атомдарынан тұратын заттарды – күрделі заттар дейді. Мысалы; CuO,H2SO4. Күрделі заттарға барлық оксидтер, қышқылдар, негіздер, тұздар және толып жатқан органикалық қосылыстар мысал бола алады. Атомның ең маңызды көрсеткіштерінің бірі оның массасы. Атомдардың шамасы өте кішкентай шама. Мысалы: сутек атомының массасы 1,67*10-27 кг, оттектікі 26,60*10-27кг көміртегі 19,93*10-27.Сондықтан атомдардың салыстырмалы массаларын пайдаланады. 1961жылы халықаралық келісім бойынша массаның атомдық бірлігі ретінде атомдық массасы 12 –ге тең көміртек изотопы массасының 1/12 бөлігі қабылданды. Көміртек( С-12 ) атомы массасының 1/12 бөлігі массасының атомдық бірлігі (м.а.б) деп аталады. 1 массаның атомдық бірлігі (1а.м.б.) 1,66* 10-27 кг тең. Ar(O)=26,60*10-27/1,66*10-27= 16; Ar(H)= 1,67*10-27/1,66*10-27=1; Ar(C)=19,93*10-27 / 1,66*10-27=12. Салыстырмалы атомдық масса дегеніміз сол элемент атомы массасының көміртек атомы массасыныкі 1/12 бөлігінен немесе массасының атомдық бірлігінен неше есе ауыр екенін көрсететін сан. Салыстырмалы молекулалық масса дегеніміз сол зат молекуласы массасының 1 массасының атомдық бірлігінен неше есе ауыр екенін көрсететін сан. Салыстырмалы молекулалық массаны (Mr) табу үшін молекула құрамына кіретін барлық атомдардың массаларын қосу керек. Mr(Al2(SO4)3= 27*2+32*3+16*12=342. Осыған сәйкес молекулалық массасы 342*1 м.а.б. =342 м.а.б. Моль –зат мөлшерінің өлшемі. Моль деп көміртек изотопының (12С) 0,012 килограмында қанша атомдар болса, құрамында сонша құрылыстық бірліктері (атомдар, молекулалар, иондар) болатын заттың мөлшерін айтады. Көміртектің 0,012кг-да 6,02*1023 атомдар болатынын зерттеулер анықталған. Заттың 1 молінде 6,02*1023 бөлшек болады. Бұл санды Авогадро саны деп атайды. Заттың 1 моль мөлшерінің массасы молярлық масса деп аталады, оны г/моль немесе кг/моль көрсетеді. Сонымен, моль – бұл 0,012 кг көміртегі 12С изотопында болатын атомдар санына тең құрылымдық бірліктер (молекулалар, атомдар,иондар,электрондар,) болатын заттың мөлшері. Cl2 М = 72 г/моль H2 М = 2 H2 SO4 , М =98 O2 М =32 г/моль CO2 М = 44 г/моль Көмітектің бір моліндегі атомдар санын есептейік: N=0.012/1.993*1026=6.02*1023моль-1 N=NA Қорытынды: Заттың 1 молін білу үшін оның молярлық массасын табу керек. Структуралық бөлшек деген – атом, молекула, ион. Қалыпты жағдайда атомның 1 молінде Авогадро санына тең бөлшек болады, яғни 6,02*1023моль-1. Заттар массасының сақталу заңы. М.В. Ломоносов 1756 жылы жүргізілген зерттеулер бойынша химиялық түрленулер кезінде заттар массасының өзгермейтіндігін дәлелдеген. Бұл заңды заттар массасының сақталу заңы деп келесідей тұжырымдады: химиялық реакцияға қатысатын заттардың массасы реакция нәтижесінде түзілетін заттардың массасына тең болады. ∑mреагент = ∑ mөнім Атом –молекулалық ілім тұрғысынан қарағанда бұл заңды былай түсіндіруге болады. Реакцияға қатысқан заттардың құрамында қандай атомдар қанша мөлшерде болса, реакция нәтижесінде шыққан заттардың құрамында сондай атомдар сонша мөлшерде болады. Химиялық реакциялар кезінде атомдар массалары өзгермейтіндіктен реакцияға қатысқан заттардың массасы тұрақты болады. Мысалы: 4P+5O2=2P2O5; 4*31+10*16=4*31+10*16 284=284. Әр түрлі жүйелер қоршаған ортамен массасын және энергиясын алмастыра алады. Жүйелер бірнешеу болады: 1. Ашық жүйе - сыртқы ортамен масса және энергияны- алмастырады. 2. Жабық жүйе - сыртқы ортамен энергияны алмастырады. 2. Оқшауланған жүйе - сыртқы ортамен ешқандай алмасу болмайды. Мұндай жүйелерде масса қосындысы сопst, энергия қосындысы да сопst. Эйнштейн – Ферми заңы. Жүйеде энергияның өзгеруі массаларының өзгеруіне эквивалентті болады ∆Е =∆ mc2 с-вакуумдағы жарық жылдамдығы ∆ m – массасының дефектісі ∆ Е – энергияның өзгеруі Құрам тұрақтылық заңы. Заттар массасының сақталу заңы заттың сандық құрамын зерттеуге негіз салды. Егер реакцияға қатысқан және реакция нәтижесінде шыққан заттардың массасы тұрақты болса, сол заттардың сандық құрамы да тұрақты болу крек деген пікір туды. Көптеген зерттеулер химиялық таза заттардың сапалық және сандық құрамы тұрақты болатынын көрсетті. Француз ғалымы Ж.Л. Пруст көптеген тәжірибелердің нәтижелерін қорытындылай келіп, 1808 жылы химияның негізгі заңдарының бірі құрам тұрақтылық заңын ашты. Ол былай тұжырымдалады: Алыну тәсілдеріне қарамастан әрбір химиялық молекулалық қосылыстың сапалық және сандық құрамы тұрақты болада. Мысалы:су молекуласын мынадай әртүрлі тәсілдермен алуға болады. 2H2+ O2 = 2H2O; NaOH + HCl = NaCl+H2O; CH4 + 2O2 = CO2+ 2H2O. Қандай жолмен алынса да су молекуласының құрамында 11,2% сутек, 88,8% оттек болады. Химияның дамуына байланысты құрамы тұрақсыз заттар да табылған. Оларды бертоллидтер деп атайды. Зат ↓ ↓ Дальтонид бертоллид Құрамы өзгермейді құрамы өзгереді H2SO4 ТіO2, ТіO1.9 MgO Сонымен құрам тұрақтылық заңы әр химиялық қосылыстың сандық мөлшерін анықтайды. Эквиваленттер заңы. Эквивалент түсінігі химияға әртүрлі элеметтердің әрекеттесуші қабілетін салыстыру үшін енгізілген. Біз екі ұғымды қолдандық: бірінші - эквивалент бірлігі моль,екінші mэкв бірлігі г/моль. Элементтің химиялық эквиваленті дегеніміз сутек атомының бір молімен әрекеттесетін немесе сутегінің осы мөлшерін химиялық қосылыстардан ығыстыратын заттың мөлшері. Эквиваленттік масса дегеніміз заттың 1 эквивалентінің г/мольмен алынған массасы. mэ=А/В=1/1 =1 г/моль, (сутекке) Эквиваленттік массаның Э, атомдардың массасының (А) және элементтің валенттілігінің (В) арасындағы байланысты мына формула көрсетеді. Э = A/B, ЭNa=23 г/моль/1=23г/моль ; ЭCa= 40 г/моль /2 = 20 г/моль. Химияның негізгі заңдарының бірі эквиваленттер заңы: химиялық элементтер бір-бірімен эквиваленттеріне сай нақты мөлшерде эрекеттеседі немесе олардың массаларының бір біріне қатынасы, эквиваленттерінің қатынасына тура пропорционал болады. Қ+Қ Қ+С, Қ+Г Г+Г; С+С, С+Г m1/m2=m»1/m»2 m1/V1=m2/V»2 V1/V2=V»1/V»2 Мысалы: сутек атомдарының 1 г/молі натрийдің 23г/молімен, сутек атомдарының 2г/молі натрийдің 46г/молімен әрекеттеседі. Эквиваленттер заңы атом –молекулалық ілімге сәйкес келеді. Кез келген элементтің белгілі атомы басқа элементтің белгілі атом сандарымен қосылатындықтан, ал әрбір атомның массасы тұрақты болғандықтан, олардың реакцияға қатысатын массалық мөлшерлері де тұрақты, эквивалентті болады. Сутекпен оттектің эквивалент көлемдерін табу: Н2 О2 16/2=8 2 г/моль – 22,4 л 32 г/моль – 22,4 1 – Х л 8 - Хл VЭ2=11,2 л Х=22,4×8/32=5,6 mЭН2=1 mЭО2=8 г/моль VЭН2=11,2 г VЭО2=5,6 л Күрделі заттардың эквиваленттік массаларын табуға арналған формулалар: mЭоксид=Моксид/элемент×атом саны×элемент валент. mЭқышқыл=Мқышқыл/сутек атом санын mЭнегіз=Мнегіз/ОН тобының санына. mЭтұз=Мтұз/NМе×Meвал NМе метал атомының саны, Meвал металдың қосылыстағы валенттілігі. mЭAl2(SO4)3=342/2*3=57 г/моль Қалыпты жағдай Т=273 К, Р0 1 атмосфера 101,3 КПа мм л. Авогадро заңы: бірдей жағдайда(температура, қысым) әртүрлі газдардың тең көлемдеріндегі молекула сандары бірдей болады. Бірінші салдары: Әртүрлі газдардың 1 молінің стандартты қалыпты жағдайда көлемі де бірдей болады. V1 моль=22,4л, Екінші салдары: кез-келген заттың бір моліндегі молекула саны бірдей болады, оны Авогадро саны деп атайды, ол 6,02*1023молекула. Газ көлемі мен масса арасында қ.ж. мынадай байланыс бар. m=n*М=(V/VM)M. Газдың молярлық массасын табу үшін оны сутек арқылы алынған екі еселенген тығыздығын қолданамыз. mX=2dH2 d=Д, бір газдың екінші газға қарағандағы тығыздығы. Оны табу үшін екі газ салыстырылады. Осы екі газдың молярлық массасын салыстырамыз. Бірақ көлемдері бірдей болады. d=Д=М1/М2 m1, m2 – бірдей көлемдердің массасы d=2Vауа/28азот Бұл сандардың практикалық қолданылуы бар. d=Д= М1/М2 MX=17d(NH3) МХ=32d(O2) MX=71 (Cl2) III салдары. Қ.ж. әр түрлі газдардың 1 молінде Авогадро санына тең бөлшек болады. 1 моль =NA=6,02×1023 моль -1 Егер газ жағдайы қ.ж.өзгеше болса онда барлық негізгі параметрлерді байланыстыратын Менделеев- Клапейрон теңдеуін қолданады. 1 Идеал газдың теңдігін аламыз Р0V0/T0=PV/T (1) идеал газ үшін Р0V0/T0 эксперименттік газ үшін PV/T Р0V0/T0=R(2) R=8,31 Дж/моль×К=0,082 л×атм/моль×К=62360 ммсб.мл/моль К 1 моль PV=RT (3) Бірақ көп жағдайда мольдің саны 1-ге тең болмайды,сондықтан моль санын есептеу керек. n=m/M , nNaOH=160/40=4 (4) PV=nRT (5) PV=m/M RT (6) Бұл теңдікті қолданып газдың молярлық массасын табуға болады. жүктеу/скачать 1.65 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|