Основы химии - Курс лекций

Министерство образования и науки Российской Федерации ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» Институт металловедения и металлургии Кафедра «Металлургии тяжелых цветных металлов» КРАТКИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ Рецензенты: кафедра химии УРГСХА (зав. кафедрой проф., канд. хим. наук Г.П.Андронникова); Краткий конспект лекций по химии освещает основные разделы общей химии и позволяет студtrial самостоятельно разобраться в проблемных вопросах базового курса.? Стандартные условия означают, что все участвующие в реакции вещества чистые, парциальные давления газов или атмосферное давление, если газы не участвуют в реакции, равно 1,013 ? 105 Па, концентрации частиц для реакций в растворах равны 1 моль/л, температура - 298 К. Реакции, идущие с выделением тепла, называют экзотермическими, идущие с поглощением тепла - эндотермическими. Процессы и реакции, сопровождающиеся увеличением беспорядка в системе: нагревание, расширение, кипение, плавление, растворение, увеличение количества газообразных веществ, - приводят к увеличению энтропии. Процессы, связанные с уменьшением беспорядка в системе, приводят к уменьшению энтропии: охлаждение, конденсация, сжатие, кристаллизация, реакции, сопровождающиеся уменьшением количества газообразных веществ. Вопрос о возможности самопроизвольного прохождения реакций относится к числу наиболее важных в химии.Химические свойства элементов определяются количеством и состоянием электронов в атоме, поэтому при дальнейшем рассмотрении строения атома будем иметь в виду электронное строение атома. В настоящее время состояние электронов в атомах описывают, используя положения квантовой механики: ? В атоме существуют области пространства, в которых вероятность пребывания электрона наиболее высока, их называют орбиталями. Главное квантовое число принимает целочисленные значения: n = 1, 2, 3, 4, .… Электроны, имеющие одинаковое значение n, составляют энергетический уровень (слой, оболочку). Основные закономерности распределения электронов в атомах ? Принцип наименьшей энергии: электроны заполняют орбитали в порядке повышения их энергии. ? Правило В.М.Клечковского: запоtrialе орбиталей электронами происходит в порядке возрастания сумм (n l); если для нескольких орбиталей эта сумма одинакова, то электроны в первую очередь располагаются на орбитали с меньшим значением n.В зависимости от состава их подразделяют на классы, основные из которых - оксиды, гидроксиды, соли. Оксиды - вещества, состоящие из какого-либо элемента и кислорода: ЭNOM. Эти оксиды не образуют солей, не реагируют с другими оксидами и водой. 13 окисления 3 (за редкими исключениями), 4, 5 и иногда 2 (например, BEO, ZNO, SNO, PBO), Гидроксиды - соединения, в состав которых входят элемент (Э), кроме фтора и кислорода, и гидроксогруппа OH. Соли - продукты полного или частичного замещения атомов водорода у кислот (или амфотерных гидроксидов) на атомы металлов или продукты замещения гидроксогрупп у оснований (или амфотерных гидроксидов) на кислотные остатки.Раствор - гомогенная система, состоящая из двух и более компонентов: растворитель и растворенное вещество (вещества). Концентрация показывает содержание растворенного вещества в единице массы или объема раствора или растворителя. Процентное содержание растворенного вещества (С ) - отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора, выраженное в процентах: С? мв ?100%? m в ?100% , р-ра р-ра р?ра m ? Электролиты - это вещества, растворы и расплавы которых проводят электрический ток. К электролитам относят все соли (средние, кислые, оснoвные), основания, кислоты, амфотерные гидроксиды.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 4 1.1. Основные понятия……………………………………..…………… 4 1.2. Энтальпии химических реакций………….…………..……..…….. 4 1.3. Закон Гесса. Следствие закона Гесса…………….……….….…… 5 1.4. Энтропия……………………………………………………..……… 5 1.5. Возможность самопроизвольного протекания химических реакций. Энергия Гиббса…… 6 1.6. Скорость химических реакций……………………………………. 7 1.7. Химическое равновесие……………………………………….…… 8 1.8. Принцип Ле Шателье………….…………………………….…… 9

2. ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ АТОМОВ.……………………….. 10 2.1. Квантово-механическая модель электронного строения атома… 10 2.2. Основные закономерности распределения электронов в атомах………………………………………………………………. 11 2.3. Электронные формулы атомов. Периодическая система

Д.И.Менделеева………….……………………………………… 12

3. ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 13 3.1. Оксиды, гидроксиды, соли…………………………………………. 13 3.2. Некоторые свойства неорганических соединений……………….. 14

4. РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ, ОБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В РАСТВОРАХ, ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ 16

4.1. Основные понятия………………………………………………….. 16 4.2. Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация……… 17 4.3. Ионные реакции в растворах электролитов………………………. 18 4.4. Диссоциация воды. Водородный показатель………………..……. 19 4.5. Гидролиз солей………………………………...……………….…… 20

3

1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Энергетика химических процессов, основные термодинамические функции.. Кинетические закономерности химических процессов. Химическое равновесие, факторы, влияющие на его смещение 1.1. Основные понятия