Самоучитель

Электронный учебник, в котором изложены основы химии для начинающих.

Видеоуроки

Архив образовательных и познава­тельных видео по химии и не только.

ЕГЭ и ОГЭ

Теоретическая часть и тестовые зада­ния для подготовки к экзаменам.

Урок 1. Основные понятия и законы предмета «Химия»

Простейшие понятия: вещество, молекула, атом, химический элемент

Что такое химия? Где мы встречаемся с химическими явлениями? 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 — понятно: это то, из чего состоит окружающий нас мир и мы сами. Но 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:

  • свежее молоко стало кислым;
  • зелёные листья стали жёлтыми;
  • сырое мясо при обжаривании изменило запах.

Все эти изменения — следствие сложных и многообразных химических процессов. Итак,

химия — это наука о веществах и их превращениях.

При этом исследуются не всякие превращения, а только такие, при которых

  • обязательно изменяется состав или строение молекул;
  • никогда не изменяется состав и заряд ядер атомов.

В этом определении встречаются такие понятия, как «вещество», «молекула», «атом». Разберём их подробнее.

Вещество — это то, из чего состоят окружающие нас предметы. Каждому абсолютно чистому веществу (таких в природе, кстати, не существует) приписывают определённую химическую формулу, которая отражает его состав, например:

  • Н2О — вода;
  • Na8[(AlSiO4)6SO4] — лазурит.

Выше приведены молекулярные формулы двух веществ. Следует отметить, что далеко не все вещества состоят из молекул, так как существуют вещества, которые состоят из атомов или ионов. Например, алмаз состоит из атомов углерода, а обычная поваренная соль — из ионов Na+ и ионов Cl (условная «молекула» — NaСl).

Наименьшая частица вещества, которая отражает его качественный и количественный состав, называется молекулой.

Молекулы состоят из атомов. Атомы в молекуле соединены при помощи химических связей. Каждый атом обозначается при помощи символа (химического знака):

  • Н — атом водорода;
  • О — атом кислорода.

Число атомов в молекуле обозначают при помощи индекса:

Примеры:

  • О2 — это молекула вещества кислорода, состоящая из двух атомов кислорода;
  • Н2О — это молекула вещества воды, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Но! Если атомы не связаны химической связью, то их число обозначают при помощи коэффициента:

Аналогично изображают число молекул:

  • 2 — две молекулы водорода;
  • 2О — три молекулы воды.

Почему атомы водорода и кислорода имеют разное название, разный символ? Потому что это атомы разных химических элементов.

Химический элемент — это частицы с одинаковым зарядом ядер их атомов.

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*?

* Подробнее о строении атома будет рассказано в уроке 3.

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, но заряд ядра атома в химических реакциях 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 составляют химический элемент «кислород».

Каждому химическому элементу присвоен химический символ (знак), порядковый номер в таблице Менделеева (порядковый номер равен заряду ядра атома); определённое название и, для некоторых химических элементов, особое прочтение символа в химической формуле (табл. 1).

Подведём итог. Вещества состоят из молекул, молекулы состоят из атомов, атомы с одинаковым зарядом ядра относятся к одному и тому же химическому элементу.

Но, если вещество состоит из молекул, то любое изменение состава или строения молекулы приводит к изменению самого вещества, его свойств.

Вопрос. Чем отличаются химические формулы веществ: Н2О и Н2О2?

Хотя по составу молекулы этих веществ отличаются на один атом кислорода, сами вещества по свойствам сильно отличаются друг от друга. Воду Н2О мы пьём и жить без неё не можем, а Н2О2 — перекись водорода, пить нельзя, а в быту её используют для обесцвечивания волос.

Вопрос. А чем отличаются химические формулы веществ:

Состав этих веществ — аллозы (А) и глюкозы (Б) — одинаков — С6Н12О6. Отличаются они строением молекул, в данном случае — расположением групп ОН в пространстве. Глюкоза — универсальный источник энергии для большинства живых организмов, а аллоза практически не встречается в природе и не может быть источником энергии.

Простые и сложные вещества. Валентность

Вещества бывают простые и сложные. Если молекула состоит из атомов одного химического элемента, — это простое вещество:

Если в состав вещества входят атомы только одного химического элемента — это простое вещество. Причём некоторые химические элементы образуют несколько простых веществ. Так, химический элемент кислород образует простое вещество «кислород» О2 и простое вещество «озон» О3*.

* В 2002 г. появилось сообщение о существовании ещё одного простого вещества кислорода — O4.

А химический элемент углерод образует четыре простых вещества, причём ни одно из них не называется «углерод». Эти вещества отличаются пространственным расположением атомов:

  • Алмаз — атомы углерода находятся в вершинах воображаемых тетраэдров;

  • Графит — атомы углерода находятся в одной плоскости;

  • Карбин — атомы углерода образуют «нити».

В четвертой модификации «углерода» — фуллерене — атомы углерода образуют сферу, т. е. молекулы фуллерена напоминают мячик.

Существование элемента в виде нескольких простых веществ называется аллотропией. Алмаз, графит, карбин, фуллерен — аллотропные модификации элемента «углерод», а кислород и озон — аллотропные модификации элемента «кислород».

Таким образом, не следует путать эти понятия: «химический элемент» и «простое вещество», а также «молекула» и «атом».

Очень часто в письменных записях слова «молекула» или «атом» заменяют соответствующими символами, но не всегда правильно. Так, нельзя писать: «В состав воды входит Н2», так как речь здесь идёт о химическом элементе водороде — Н. Нужно писать: «В состав воды входит (Н)». Аналогично, правильной будет запись: «При действии металла на раствор кислоты выделится Н2», т. е. вещество водород, молекула которого двухатомна.

Молекулы сложных веществ состоят из атомов разных химических элементов:

Как известно, в состав сложных веществ входят атомы разных химических элементов. Эти атомы соединяются между собой химическими связями: ковалентными, ионными, металлическими.

Способность атома образовывать определённое число ковалентных химических связей называется валентностью. (Подробнее см. урок 4 «Химическая связь».) Правильнее всего определять валентность по графическим или структурным формулам:

В таких формулах одна чёрточка обозначает одну ковалентную связь, т. е. «одну валентность». На практике чаще всего валентность определяют по молекулярной формуле, хотя здесь правильнее говорить о степени окисления элемента (см. урок 7). Иногда результат определения степени окисления соответствует реальному значению валентности, но бывают и неодинаковые результаты.

Задание 1.1. Определите «валентность» (степени окисления) атомов кальция и углерода по формуле СаС2. Совпадает ли полученный результат с реальным значением валентности?

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).

Для других атомов валентность можно определить (вычислить) из химической формулы вещества.

Строго говоря, по нижеизложенным правилам определяют не валентность, а степень окисления (см. урок 7). Но поскольку в некоторых соединениях числовые значения этих понятий совпадают, то иногда по формуле можно определять и валентность.

При этом следует учитывать изложенное выше правило о химической связи.

Сделаем практические выводы.

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 первого атома равна числу атомов второго элемента и наоборот:

Задание 1.2. Определите валентности элементов в соединениях:

Вначале укажите валентности атомов, у которых она постоянна! Аналогично определяется валентность атомных групп (ОН), (РО4), (SО4) и так далее.

Задание 1.3. Определите валентности атомных групп (в формулах выделены курсивом):

Обратите внимание! Одинаковые группы атомов (OH), (РО4), (SO4) имеют одинаковые валентности во всех соединениях.

Зная валентности атома или группы атомов можно составить формулу соединения. Для этого пользуются правилами:

  • Если валентности одинаковы, то и число атомов одинаково, т. е. индексы не ставим:

  • Если валентности кратны (одно число делится на другое), то число атомов элемента с меньшей валентностью определяем делением:

  • В остальных случаях индексы определяют «крест-накрест»:

Задание 1.4. Составьте химические формулы соединений:

Уравнения химических реакций

Вещества, состав которых отражают химические формулы, могут участвовать в химических процессах (реакциях). Графическая запись, соответствующая данной химической реакции, называется уравнением химической реакции. Например, при сгорании (взаимодействии с кислородом) угля происходит химическая реакция:

Запись показывает, что один атом углерода С, соединяясь с одной молекулой кислорода O2, образует одну молекулу углекислого газа СО2. Число атомов каждого химического элемента до и после реакции должно быть одинаково! Это правило — следствие Закона сохранения массы вещества: масса исходных веществ равна массе продуктов реакции. Закон был открыт в 18-м веке 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 КClO3, получается соль КСl и кислород О2:

Число атомов калия и хлора одинаково, а кислорода — разное. Уравняем их:

Теперь изменилось число атомов калия и хлора до реакции. Уравняем их:

Теперь между правой и левой частями уравнения можно поставить знак равенства:

Полученная запись показывает, что при разложении двух молекул КClO3 получается две молекулы КСl и три молекулы кислорода O2. Число молекул показывают при помощи коэффициентов.

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:

Последовательность действий такова:

1. Определим валентность исходных атомов и группы PO4:

2. Перенесём эти числа в правую часть уравнения:

3. Составим химические формулы полученных веществ по валентностям составных частей:

4. Обратим внимание на состав «самого сложного» соединения: Ca3(PO4)2 и уравняем число атомов кальция (их три) и число групп РО4 (их две):

5. Число атомов натрия и хлора до реакции теперь стало равным шести; доставим соответствующий коэффициент:

Эти правила образуют Алгоритм составления уравнений химических реакций обмена, так как, пользуясь этой последовательностью, можно уравнять схемы многих химических реакций, за исключением более сложных окислительно-восстановительных реакций (см. урок 7).

Химические реакции бывают разных типов. Основными являются:

1. Реакции соединения:

Здесь из двух и более веществ образуется одно вещество:

2. Реакции разложения:

Здесь из одного вещества получаются два вещества и более веществ:

3. Реакции замещения:

Здесь реагируют простое и сложное вещества, образуются также простое и сложное вещества, причём простое вещество замещает часть атомов сложного вещества:

4. Реакции обмена:

Здесь реагируют два сложных вещества и получаются два сложных вещества. В ходе реакции сложные вещества обмениваются своими составными частями:

Существуют и другие типы химических реакций.

Задание 1.5. Расставьте коэффициенты в предложенных выше примерах.

Задание 1.6. Расставьте коэффициенты и определите тип химической реакции:

Выводы

Вещества бывают простые и сложные. Состав веществ показывают при помощи химических формул. Формулы веществ составляют, учитывая валентности составных частей этих веществ. Запись химического процесса при помощи формул называется уравнением химической реакции. Химические реакции бывают разных типов: обмена, замещения, разложения, соединения и другие.

66
Добавить комментарий

avatar
480
Оля
Оля

А где ответы на упражнения?

Витюшка
Витюшка

Впринципе понятно, но после 12 лет не учения химии — туго идёт.

Дмитрий
Дмитрий

https://himi4ka.ru/wp-content/uploads/2017/11/img_59fdedc7762ba.png
Почему Na3PO4 P — имеет 3 валентность ? Na — 1 их 3 . O — 2×4=8-3=5. P не должен иметь валентность 5 ?

Макс
Макс

Каким местом это для чайников???

Макс
Макс

Каким местом это для чяйников???

Антон
Антон

Видео из раздела видеоуроки не открывается(

Fyfcnfcbz
Fyfcnfcbz

ddd

ааsdg
ааsdg

sfdgtbd

22@d.ru
22@d.ru

22

Анастасия
Анастасия

Очень неудобно, что нет ответов, нет возможности проверить, правильно ли ты сделал вообще задания или нет…

александр
александр

по какому правилу определяется валентность например CuSO4(в кислотах валентность кислотного остатка зависит от числа атомов водорода,а как быть с солями?)
или ALP(у AL валентность постаянная-3,а у P переменная-3,5)как определить валентность P ??? подскажите

Злой человек
Злой человек

Может, Al?
В таком случае у P валентность будет 3, прочитайте урок еще раз, в нем все написано.

диана
диана

мне не понятно как определяется валентность… точнее не совсем понятно

александр
александр

как определить валентность AlP,Na2S ???

Альбина
Альбина

У Al постоянная валентность 3,следовательно у P тоже 3.В Na2S так же.У Na постоянная 1? значит у S-2

WORKHARD
WORKHARD

1/31 готово; было весело. Спасибо за вашу работу над этим безупречным самоучителем!

Лика
Лика

Я думала ,что это начальный уровень ,который сложный , а оказалось ,что он углубленный

Homo
Homo

так,это и есть самый простой,тута основы вообще идут,я решил повторить все ,Тбо сессия не загорами

Лика
Лика

1.5
Расставить коэффициенты необходимо только в последнем
AL(OH)3+3HCL=ALCL3+3H2O
1.6
4FE(OH)3=2FE2O3+6H2O-разложение
2AL+3H2SO4=AL2(SO4)3+3H2-замещение
2HNO3+CU(OH)2=CU(NO3)2+2H2O-обмен
4P+5PO2=2P2O5-соединение

Дмитрий
Дмитрий

Спасибо

Лиза
Лиза

В первом уравнении задания 1.6 ты можешь сократить коэффициенты на 2
2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O

Минни
Минни

Помогите сделать 1.5 и 1.6, пожалуйста

Лика
Лика

1.6
4FE(OH)3=2FE2O3+6H2O-разложение
2AL+3H2SO4=AL2(SO4)3+3H2-замещение
2HNO3+CU(OH)2=CU(NO3)2+2H2O-обмен
4P+5PO2=2P2O5-соединение

ERMA
ERMA

2FE(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O нет?

Лика
Лика

1.5
Расставить коэффициенты необходимо только в последнем
AL(OH)3+3HCL=ALCL3+3H2O

Дмитрий
Дмитрий

Сделайте приложение и создайте такое же только по биологии

Дмитрий
Дмитрий

Круто

daniil
daniil

как определить валентность атомных групп H3PO4?

Дмитрий
Дмитрий

Поводороду

Алексей
Алексей

Первому кто скажет что получается при смешивании : селитры серы и угля ; я дам 1000 рублей.

Ярослав
Ярослав

Порох

Джамиля
Джамиля

Классный сайт

Алёна
Алёна

Памагити

Алёна
Алёна

Действительно,без ответов непонятно, решаешь ты правильно или нет

Магомед
Магомед

Помогите пожалуйста с 6 и 7 заданиями ЕГЭ !
Совсем не понимаю их !!

эшли
эшли

мага ты на 105 баллов все равно сдашь

9585
9585

Сайт реально крутой!! Не совсем с нуля конечно. Но огромное спасибо создателям. Для тех кто пишет, что не понимают, уже ничего не поделать, без других источников, более начальных. Самое то для меня)

Алексей
Алексей

Я совершенно не понимаю как делать задание 1.3, помогите кто может

Наталья
Наталья

Валентность атомных групп определяем так.
Ca(OH)2. Исходя из таблицы постоянных валентностей некоторых элементов знаем, что у Са валентность 2, а ОН — это атомная группа — «хвостик» от щелочи, он и в скобках стоит т.к. неразделимое. В формуле (ОН)дважды. Кальций валентность 2:2=1 Валентность (ОН) — 1.
Fe(ОН)3 — из предыдущего (ОН) валентность 1, значит Fe валентность-3. (ОН) всегда валентность 1.

София
София

Сегодня открыла для себя этот замечательный сайт,большое спасибо разработчикам! Преступаю к изучению прекрасной науки-химии)

илья
илья

а почему на первой картинке нарисован бонг?

Олег
Олег

Я как пытающийся самообучиться с нуля, ни хрена не понял про валентность.Это не для певого урока материал.

Дарья
Дарья

Согласна, вообще ничего не понятно, пришлось привлекать знакомых

Будущий врач
Будущий врач

странно, учусь в 11 классе, знания по химии нулевые, поверьте, первый урок полностью освоил, за один присест, с заданиями справился сам, читая данный материал. совет: вчитывайтесь, пока не поймете. но с тем, что материал не для первого урока, я согласен, сложновато немного, но понять всё же реально, ещё раз говорю

Халил
Халил

Как определять валентность атомных групп ?

Светлана
Светлана

Да, и ещё определение валентности атомных групп вообще не понятно. Помогите разобраться

Светлана
Светлана

Подача материала отличная,но добавьте ответы к задачам для самоконтроля.

Алекс
Алекс

Без ответов нет смысла делать задания

Зарина
Зарина

никак не могу разобраться в определении валентности атомных групп, помогите

Юлия
Юлия

подскажите пожалуйста, есть ли на сайте ответы к данным задачам

Колян Голубович
Колян Голубович

Тоже хочу знать, скажите побыстрее пожалуйста.

Дмитрий
Дмитрий

Я сраставлением коэффициентов разобраться не могу , помогите , к примеру Fe(OH)3—-Fe2O3+H2O , я не могу я въехать как их уровнять , не получается

максим александров
максим александров

Доходчиво и понятно, все что нужно! спасибооо)

w_wert
w_wert

Я, как преподаватель со стажем, просто восхищен данным сайтом. Такая детальная и легкоусваимая подача информации идеально подходит для новичков в химии. Да что говорить — даже я нашел здесь много нового и интересного! Вобщем, спасибо огромное администратору за такой титанический труд!

id424769599
id424769599

Хороший урок, спасибо!

Игорь
Игорь

https://himi4ka.ru/wp-content/uploads/2017/11/img_59fdec41eebb0.png
Почему валентность углерода(С),в формуле СаС2, равна 4? Если у кальция валентность 2, то 2 умножаем на 1(атом кальция) и делим на 2 (атомы углерода), получается валентность углерода = 1, или я не правильно понял?

Глаша
Глаша

Игорь, ты попутал степень окисления и валентность))), а это чуть-чуть разные понятия

Наталья
Наталья

валентность углерода 4 из периодической системы, углерод в 4 группе.

ирина
ирина

https://himi4ka.ru/wp-content/uploads/2017/11/img_59fdec41eebb0.png
Почему валентность С равна 4, если тут три полосочки?

Оксана
Оксана

Тогда их 5

АСЕЛ
АСЕЛ

Ааааа дайте мне яда !!!!!

кеса
кеса

держи брат

ппп
ппп

ЭТО АЛКИН С 3-ОЙ СВЯЗЬЮ!

Наталья
Наталья

от углерода к кальцию 1 связь+3 связи углеродов между собой