Concepte de bază - studopediya

1. Pentru a familiariza studenții cu legile chimice de bază și unitatea de masă.

2. Folosind tratamentul matematic al studenților experimentale poduchennyh date Concluzionam titlu de metal, pentru această lucrare și poziția sa în tabelul periodic DI Mendeleev.

Recall particule de substanță de bază:

Molecule - cea mai mică particulă a unei substanțe care are proprietățile chimice ale acesteia și care constă din atomi. Atom - cea mai mică particulă elementului având proprietățile chimice ale acesteia. Elementul chimic poate fi determinată ca o specie de atomi, caracterizat printr-o anumită combinație de proprietăți.

Cel mai simplu exemplu de ceea ce a fost spus poate servi ca o molecula de acid clorhidric (HCl). Hidrogen și clor reacționează își pierd proprietățile lor caracteristice pentru H2 gazos și Cl2. Prin urmare, se consideră că compoziția de acid clorhidric gazos sunt elemente - hidrogen și clor.

atomi de masă și molecule exprimate în unități atomice de masă (uam), adoptată în 1961 g. într-o unitate de masă atomică adoptate 1/12 părți în greutate atomului izotopului de carbon 12 ° C. Astfel, masa unui atom sau moleculă a oricărei substanțe reprezentate valoare relativă care arată de câte ori masa atomului (molecula) este mai greu decât unitățile atomice de masă selectate.

Astfel, greutatea atomică relativă a zincului (Ar) este 65,38 amu greutate moleculară relativă de apă (dl) este egal cu 1.008 # 8729; 2 + 15.9994 = 18.0154 amu etc.

Cu toate acestea, în rezolvarea problemelor și în calculul ecuațiile de reacție sunt mult mai probabil să folosească termenul „cârtița“.

Mol - o cantitate de substanță care cuprinde multe molecule, atomi, ioni, electroni, sau alte unități structurale atomi există în 12 grame de izotop de carbon 12 C.

Prin utilizarea cuvântului „cârtiță“, este necesar ca, în fiecare caz, să indice cu precizie care unitățile sunt incluse în substanța. Există conceptul de „alunițe atomi“, „molecule mol“ etc. Greutatea unui mol de substanță luată se numește masa sa molară. Este exprimat în g / mol.

Valoarea numerică a masei molară a substanței în g / mol este egală cu masa moleculară relativă Dl. în cazul în care o substanță compusă din molecule de masa atomică relativă sau Ar, în cazul în care substanța constă din atomi. De exemplu, masa molară egală cu oxigen atomic

16 g / mol, oxigen molecular

Mol din orice substanță conține complet același număr de unități. Acest număr se numește numărul lui Avogadro, valoarea sa este egală cu 6,02 · 23 octombrie.

Deseori în calculele chimice folosind conceptul de echivalent.

Echivalent substanței se numește suma acestora, care este conectat fără reziduuri cu 1 mol de atomi de hidrogen sau înlocuiește același număr de atomi de hidrogen în reacții chimice.

De exemplu, compușii în HCl, H2S și NH3 elemente echivalente clor, sulf și azot, respectiv, egală cu 1 mol, ½ și 1/3 mol mol. Greutatea unui echivalent se numește greutatea sa echivalentă sau echivalent greutate moleculară. Exprimată în g / mol.

Astfel, în aceste exemple, greutatea echivalentă a clorului, sulf și azot, este ușor de calculat folosind greutățile atomice ale acestor elemente sunt respectiv egale cu mine (Cl) = 35,5 g / mol; mi (S) = 32: 2 = 16 g / mol; mine (N) = 14: 3 = 4,7 g / mol. Din exemplele dezasamblate arată că raportul în greutate echivalentă a elementului este

Sau greutate echivalentă.

Conceptul de masă și echivalent echivalent, de asemenea, se aplică substanțelor complexe. Echivalentul unui compus numit suma acestora, care interacționează fără reziduuri cu un echivalent de hidrogen sau, în general, cu un echivalent de orice altă substanță.

1. Greutatea echivalentă a oxidului format din valorile greutăților echivalente care constituie elementele de oxid.

a) masa echivalentă a metalului și a oxigenului în oxidul ZnO, respectiv, egală cu jumătate din masa molară a atomilor:

b) valenței oxid de sulf SO3 6 este, prin urmare,

2. Greutatea echivalentă de acid egală cu masa molară împărțită la bazicitatea acidului (numărul de atomi de hidrogen din molecula de acid).

a) Molar masa de HNO3 este de 63 g / mol. monobazic acidă, prin urmare.

b) molar H3 PO4 masă egală cu 98 g / mol. Substanțial egal cu 3.

3. Greutatea echivalentă a bazei este egală cu masa molară, împărțită la valența atomului care formează baza de metal.

masa molara de Mg (OH) 2 este egal cu 58 g / mol, valență zinc 2.

4. Greutatea echivalentă a sării este raportul dintre greutatea sa moleculară valenței produsului metalic cu numărul de atomi din moleculă.

a) Molar masa de Na2 CO3 este de 106 g / mol. Valența metalului I, numărul 2 din atomii săi.

5. echivalenți de aceleași substanțe complexe și greutățile lor echivalente pot avea valori diferite, în cazul în care acestea nu sunt considerate ca o singură substanță și părți ale reacțiilor chimice la care participă.

deoarece a existat o înlocuire a tuturor celor trei gidroksogrupp.

Mai multe metode de determinare echivalente.

I. Determinarea directă sau echivalent directă a unui compus de elemente cu hidrogen sau oxigen.

Exemplul 1. Se calculează echivalentul în oxid de fier FeO.

oxigen echivalent prin definiție egală cu ½ mol de atomi, greutatea echivalentă a oxigenului este de 16. 2 = 8 g / mol. In acest context, la ½ mol de atomi de oxigen au același număr, adică ½ mol de atomi de fier. În consecință, echivalentul a oxidului de fier este în mol ½, iar greutatea sa echivalentă = 2 56. 28 g / mol.

II. Determinarea echivalentului folosirii echivalentele drept.

echivalenții Act (ponderi echivalente). propusă în 1803-1814 bienal. Dalton și Richter: Elemente și agenți conectate unul la celălalt și se înlocuiesc reciproc în reacții chimice în greutate bine definită se ridică direct proporțional cu echivalentele lor.

Expresia matematică a legii este după cum urmează:

unde m1 și m2 - masa interacționând elemente sau substanțe g;

ME1 ME2 și - respectiv greutățile echivalente ale acestor substanțe, g / mol.

Exemplul 2. Pentru a determina un echivalent și o masă molară metal 3-valent, știind că 0,52 g de forma în timpul oxidării 0,98 g de oxid.

Decizie. În conformitate cu legea echivalenților

Noi determina masa oxigenului din diferența dintre oxid și masa de metal

mO = 0,98 - 0,52 = 0,46 g

Masa echivalentă de oxigen este cunoscut, este egal cu 8 g / mol.

pentru că valență de metal este de 3, masa sa molară

Exemplul 3. Se calculează o masă echivalentă de metal, în cazul în care fracțiunea de masă de 79,78% clor în clorură de ei, clor greutate echivalentă egală cu 53,45 g / mol.

Decizie. fracție de masă w clorură de metal este

w = 100-79.78 = 20.22%.

Conform legii echivalenți raportul de masă metalică și masa de clor din compusul trebuie să fie egal cu raportul dintre greutățile lor echivalente

Exemplul 4. Se determină masa molară a metalului două valență, dacă 14,2 g de oxid de metal pentru a forma sulfat de metal 30,2 g.

Greutatea echivalentă a sulfatului de metal este.

Conform legii echivalente

pentru că valența metal este 2, masa sa molară este egală cu:

A = 2 = · 27,5 55 g / mol.

III. Dacă într-o reacție chimică, una dintre substanțele implicate se află în stare gazoasă, legea de înregistrare echivalente exprimată prin formula

respectiv, în cazul în care m (Me) și mine (Me) - conținut de metal și greutatea sa echivalentă, și V și Ve - volumul de gaz a intrat în volumul de reacție și greutatea echivalentă a gazului.

Pentru a calcula volumul gazelor de reacție este necesar să se cunoască legea lui Avogadro și consecințele acesteia.

Legea lui Avogadro (1911): în volume egale de diferite gaze la temperatură și presiune constante același număr de molecule.

Consecințele legii lui Avogadro:

1. Un mol de orice gaz în condiții standard (STP) -Temperatura 0 ° C și o presiune de 760 mm Hg Ea ocupă același volum de 22,4 litri. Acest volum este menționat - volumul de gaz molar VM = 22,4 L / mol.

2. Un mol de orice gaz conține același număr de molecule, și anume NA = 6,02 · 23 octombrie mol -1.

3. Densitatea relativă a gazului pe o alta este raportul molar (M) sau masa moleculară relativă

Pe baza acestor consecințe poate calcula cantitatea de substanță

Exemplul 5. Se calculează masa de 3 litri de clor, luate la STP

Decizie. pentru că masa molară de clor (Cl2) este egal cu 35,5 # 8729; 2 = 71 g / mol, raportul dintre (IV) pentru a găsi cu ușurință volumul de greutate dorit

Exemplul 6. Cât de mult și cât de multe molecule moli conținut 2,2 g de dioxid de carbon? Care este volumul pe care îl ocupă la STP?

Decizie. pentru că masa molară de dioxid de carbon (CO2) este de 44 g / mol, The

Am găsit volumul de gaz la STP

Exemplul 7. Se determină greutatea moleculelor de gaz, în cazul gazului de masă 2 L (STP) egal cu 0,357 g

Decizie. Pe baza volumului molar de gaz este definit masa molară a gazului

Numărul de molecule din 1 mol de orice substanță este egală cu constanta lui Avogadro. În consecință, masa moleculelor de gaz (m) este egală cu

Prima consecință a legii lui Avogadro permite calcularea sumelor echivalente cu masa de gaze diferite:

Astfel, atunci când greutatea echivalentă a hidrogenului este 1,008 g / mol, volumul său este egal cu

În mod similar, cantitatea este echivalentă cu masa de oxigen, care este egal cu

Exemplul 8. Dizolvarea 0,506 g de metal în acid sulfuric se recuperează 100,8 ml hidrogen, măsurat în condiții standard Se determină greutatea echivalentă a metalului.

Problema poate fi rezolvată în două moduri:

a) date de substituție directe în formula (II).

b) cu ajutorul formulei (I), unde

. unde m (H) = 1,008 g / mol.

Pentru a rezolva problema, în acest caz, este necesar să se găsească m (H2). Potrivit anchetei legii lui Avogadro

Acum a găsit o valoare m (H2) substitut în formula (I)

Valorile Greutățile echivalente permit determinarea greutății atomice a metalului prin formula:

unde V - un metal de valență

A - raportul dintre greutatea atomică în g / mol.

Dacă valența metalului nu este cunoscută, atunci masa atomică poate fi determinată prin căldura specifică. Aceste calcule folosesc o regulă de Dulong și Petit. Produsul de solid la greutatea atomică pentru cele mai multe elemente simple căldura specifică este aproximativ aceeași. Valoarea rezultată este o valoare medie de 26,8 J / mol · K (6,3 cal / mol · deg). Este cunoscut o capacitate de căldură de metal atomic (CA) și reprezintă cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea 1 mol de atomi de metal pe Kelvin. Matematic, această regulă are forma

unde C - capacitatea termică specifică a metalului, J / g · K;

A - greutatea atomică a metalului luate, g / mol.

Capacitatea termică specifică se înțelege cantitatea de căldură care trebuie cheltuite pentru încălzirea 1 g substanță per 1 Kelvin.

Exemplul 9. Oxidarea 0,16 g de oxid metalic format din 0,223 g. Calculați metale exacte greutate atomică, știind că căldura specifică de 0,635 J / g · K.

Decizie. Prin regula Dulong și Petit găsi o valoare aproximativă a greutății atomice a metalului

Conform formulei (1) să găsească o greutate echivalentă de metal. masa de oxigen de 0.223-.16 g = 0,063 g

Cunoscând masa atomică aproximativă de metal și ekvivalentnuyumassu, puteți găsi o valență a metalului.

Valoarea rezultată „B“ este rotunjit la un număr întreg.

Masa molară exactă de metal găsită din relația