, которые состоят из символов элементов и подстрочных индексов, указывающих число атомов данного элемента в составе молекулы. Химические формулы газообразных веществ отражают состав молекулы (Н2, Не, СОС12, 03), а формулы твердых и жидких веществ, как правило, описывают простейшее соотношение атомов элементов (CaS, С, Н20) в веществе.

Превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения, называются химическими реакциями. При химических реакциях число атомов каждого элемента сохраняется. Химические реакции записываются посредством химических уравнений и схем. В химических уравнениях, в отличие от схем, число атомов каждого элемента одинаково в левой и правой частях, что отражает закон сохранения массы.

Коэффициенты перед формулами веществ в химических уравнениях называются стехиометри-ческими коэффициентами. Количества веществ, которые точно соответствуют уравнению реакции, называются стехиометрическими количествами.

Классификация химических реакций

1. По типу взаимодействия;

а) разложения Hg(N03)2 - Hg 4- 2N02 4- 02;

б) соединения СаС03 4- С02 + Н20 = Са(НС03)2;

в) замещения CuS04 + Fe = FeS04 + Си;

г) обмена MgO 4- H2S04 = MgS04 + Н20.

2. По изменению степеней окисления:

а) реакции, протекающие без изменения сте-

пеней окисления элементов:

NaOH + НС1 - NaCl 4- Н20;

б) окислительно-восстановительные реакции,

протекающие с изменением степени окисле-

ния хотя бы одного элемента:

2Си° + 0° = 2Си+20'2.

3. По знаку теплового эффекта:

а) экзотермические реакции, протекающие с

выделением теплоты (+Q):

Fe203 4- 2А1 = А1203 + 2Fe 4- Q;

б) эндотермические реакции, протекающие с

поглощением теплоты (-Q):

N2 + 02 = 2N0 - Q.

4. По направлению протекания процесса:

а) необратимые реакции, которые протекают

только в одном направлении:

AgN03 4- NaCl = AgCl 4- NaN03;

б) обратимые реакции, которые протекают

одновременно в прямом и обратном направлениях, при этом реагенты превращаются в продукты лишь частично (реакции не идут до конца): 2S02 + 02 ^ 2SOg.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ

Закон сохранения массы (М. Ломоносов, 1748; А. Лавуазье, 1789): масса всех веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции.

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

Существует ряд частных законов химии, которые имеют ограниченную область применения.

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

Известны соединения переменного состава, для которых закон Пруста несправедлив, например сверхпроводники общей формулы:

YBa2Cu307.x.

Решающую роль в доказательстве существования атомов и молекул сыграли газовые законы.

Закон объемных отношений (Ж. Гей-Люс-сак, 1808): объемы газов, вступающих в реакцию, а также объемы газообразных продуктов реакции, относятся друг к другу как небольшие целые числа.

Закон Авогадро — в равных объемах любых газов при постоянных температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Закон Авогадро является следствием уравнения Клапейрона — Менделеева:

PV = VRT или PV = (m/M)RT, где Р — давление газа, V — его объем, V — количество газа (в молях), R — универсальная газовая постоянная, Т — абсолютная температура, m — масса газа, М — его молярная масса.

Численное значение R зависит от размерности давления (объем газов, как правило, выражают в литрах). Если [Р] = кПа, то R = 8,314 ДжДмоль-К); если [Р] = атм, то R = 0,082 л-атм/(моль*К).

Нормативные условия для газов: Р0 = 101,325 кПа - 1 атм, Т0 = 273,15 К = 0 °С.

При нормальных условиях объем одного моля газа равен:

V = RT_/P_ = 22,4 л/моль.

m 0' 0 '

Количество газа при нормальных условиях рассчитывают по формуле:

V - У(л)/Ут = V/22,4.

При произвольных условиях количество газа рассчитывают по уравнению Клапейрона — Менделеева:

V = PV/(RT).

Плотность газов прямо пропорциональна их молярной массе при заданных давлении и температуре:

р = m/V = PM/(RT) = (P/RT)M.

Относительная плотность газов показывает, во сколько раз один газ тяжелее другого.

Плотность газа В по газу А определяется следующим образом:

DA(B) = р(В)/р(А) - М(В)/М(А).

Средняя молярная масса смеси п газов равна общей массе смеси, деленной на общее число молей:

Мер. = (т1 + т2 + ... + mn)/(v, + V2 + ... + vn). ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ

Тестовое задание

1. Отметьте правильные утверждения:

а) химический элемент обозначается хими-

ческим символом;

б) химические элементы имеют изотопы;

в) некоторые химические элементы получе-

ны искусственно;

г) в земной коре наиболее распространен эле-

мент кислород.

2. Укажите формулы сложных веществ:

а) С2Н5ОН; б) Си; в) 02; г) НС1.

3. При каких процессах протекают химиче-

ские реакции:

а) фильтрование;

б) перегонка нефти;

в) гидратация