Химия: основные понятия, определения, термины и законы

Алан-э-Дейл       03.05.2022 г.

1987 год

  • Справочник азотчика, Производство разбавленной и концентрированной азотной кислоты, Производство азотных удобрений, Материалы, компрессоры и газгольдеры производств азотной кислоты и удобрений, 1987
  • Толковый словарь по химии и химической технологии, основные термины, Лебедева Ю.А., 1987
  • Физические свойства алмаза, Справочник, Новиков Н.В., 1987
  • Химический состав пищевых продуктов, книга 2, cправочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов, Скурихин И.М., Волгарев М.Н., 1987
  • Химический состав пищевых продуктов, книга I, справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности пищевых продуктов, Скурихин И.М., Волгарев М.Н., 1987

Термины и понятия на букву «В».

    Валентность (от лат. valentia — сила) — способность атома химического элемента (или атомной группы) образовывать определенное число химических связей с другими атомами (или атомными группами). Вместо валентности часто пользуются более узкими понятиями, напр. степень окисления, координационное число.

    Ван-Дер-Ваальсовы силы — силы межмолекулярного взаимодействия.

    Вещество — вид материи, который обладает массой покоя (элементарные частицы, атомы, молекулы и др.). В химии вещества принято подразделять на простые, образованные атомами одного химического элемента, и сложные (химические соединения).

    Взаимозаместимости закон — то же, что Бунзена-Роско закон.

    Взвеси — суспензии, в которых частицы оседают или всплывают очень медленно из-за малой разницы в плотностях дисперсной фазы и дисперсионной среды.

    Внутрикомплексные соединения — то же, что хелатные соединения.

    Водородная связь — вид химической связи типа А — Н…А’; образуется в результате взаимодействия атома водорода, связанного ковалентной связью с электроотрицательным атомом А (N, O, S и др.), и неподеленной парой электронов другого атома А’ (обычно O, N). Атомы А и А’ могут принадлежать как одной, так и разным молекулам. Водородная связь приводит к ассоциации одинаковых или различных молекул в комплексы; во многом определяет свойства воды и льда, молекулярных кристаллов, структуру и свойства многих синтетических полиамидов, белков, нуклеиновых кислот и др.

    Водородные показатель (рН) — характеризует концентрацию (активность) ионов водорода в растворах; численно равен отрицательному десятичному логарифму концентрации (активности) водородных ионов
, выраженной в молях на литр: рН=-lg. Водные растворы могут иметь рН от 1 до 14; в нейтральных растворах рН = 7, в кислых < 7, в щелочных > 7.

    Воздух — смесь газов, из которых состоит атмосфера Земли: азот (78,09% по объему), кислород (20,95%), благородные газы (0,94%), углекислый газ (0,03%); суммарная масса ок. 5,2.1015 т. Плотность 1,2928 г/л, растворимость в воде 29,18 см3/л. Благодаря кислороду, содержащемуся в воздухе, он используется как химический агент в различных процессах (горение топлива, выплавка металлов из руд, промышленное получение многих химических веществ). Из воздуха получают кислород, азот, благородные газы. Используют как хладагент, тепло-, электро- и звукоизоляционный материал; сжатый воздух — рабочее тело в пневматических устройствах, напр., автомобильных шинах, струйных и распылительных аппаратах. Воздух необходим для жизнедеятельности большинства живых организмов. Развитие промышленности, транспорта приводит к загрязнению воздуха, т. е. к повышению содержания в нем углекислого и других вредных газов

В системе мероприятий по охране окружающей среды важное значение имеют санитарный контроль за состоянием воздуха, тщательная очистка и обезвреживание промышленных газов перед выбросом их в атмосферу, вынос промышленных предприятий за пределы жилых районов и др.

    Высокомолекулярные соединения — вещества с высокой молекулярной массой. Большинство высокомолекулярных соединений относится к полимерам.

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организацииМуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммыОтчетыпо упоминаниямДокументная базаЦенные бумагиПоложенияФинансовые документыПостановленияРубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датамРегламентыТерминыНаучная терминологияФинансоваяЭкономическаяВремяДаты2015 год2016 годДокументы в финансовой сферев инвестиционной

Закон постоянства состава

Закон постоянства состава был открыт Ж. Прустом в 1801 году:

К примеру, оксид углерода СО2 можно получить несколькими способами:

  • С + O2 =t= CO2
  • MgCO3 +2HCl = MgCl2+ H2O +CO2
  • 2CO + O2 = 2CO2
  • CaCO3 =t= CaO + CO2

Однако, независимо от способа получения, молекула СО2 всегда имеет один и тот же состав: 1 атом углерода и 2 атома кислорода.

Важно помнить:

Обратное утверждение, что определенному составу отвечает определенное соединение, неверно. К примеру, диметиловый эфир и этиловый спирт имеют одинаковый качественный и количественный состав, отраженный в простейшей формуле С2Н6О, однако они являются различными веществами, так как имеют различное строение. Их рациональные формулы в полуразвернутом виде будут разными:

  1. СН3 – О – СН3 (диметиловый эфир);
  2. СН3 – СН2 – ОН (этиловый спирт).

Закон постоянства состава строго применим лишь к соединениям с молекулярной структурой (дальтонидам). Соединения с немолекулярной структурой (бертоллиды) часто имеют переменный состав.

Термины и понятия на букву «Д».

    Диаграмма состояния (фазовая диаграмма) — графическое изображение соотношения между параметрами состояния термодинамически равновесной системы (температурой, давлением, составом и др.). Диаграмма состояния позволяет определить, сколько и каких конкретно фаз образуют систему при данных температуре, давлении, составе и других параметрах состояния. Диаграммы состояния используют на практике в материаловедении, физико-химическом анализе и т. д.

   
Диастереометрия
— вид пространственной изомерии химических соединений, не являющихся оптическими изомерами (см. Энантиомерия). Различают

s-диастереомерию, когда изомеры отличаются друг от друга конфигурацией части имеющихся в них элементов хиральности (напр., D-глюкоза и D-манноза), и
p-диастереомерию, или цис-транс-изомерию.

   
Дисперсность
— характеристика размера частиц в дисперсных системах. Мера дисперсности — отношение общей поверхности всех частиц к их суммарному объему или массе. Полидисперсность определяется функцией распределения частиц по размерам или массам.

   
Дисперсные системы
— состоят из множества частиц какого-либо тела (дисперсная фаза), распределенных в однородной среде (дисперсионной среде). Характеризуются сильно развитой поверхностью раздела между фазами. По размерам частиц (дисперсности) различают грубодисперсные системы и высокодисперсные, или коллоидные системы. В виде дисперсных систем существует большинство реальных тел окружающего нас мира: грунты и почвы, ткани живых организмов, многие технические материалы, пищевые продукты и др.

   
Диссоциация (от лат. dissociatio — разъединение)
— распад частицы (молекулы, радикала, иона), на несколько более простых частиц. Отношение числа распавшихся при диссоциации частиц к общему их числу до распада называется степенью диссоциации. В зависимости от характера воздействия, вызывающего диссоциацию, различают термическую диссоциацию, фотодиссоциацию, электролитическую диссоциацию, диссоциацию под действием ионизирующих излучений.

   
Дистилированная вода
— вода, очищенная от примесей путем дистилляции. Применяют в лабораториях, медицинской практике.

   
Диффузия (от лат. diffusio — распространение, растекание, рассеивание)
— движение частиц среды, приводящее к переносу вещества и выравниванию концентраций или к установлению равновесного распределения концентраций частиц данного сорта в среде. В отсутствие макроскопического движения среды (напр., конвекции) диффузия молекул (атомов) определяется их тепловым движением (т. н. молекулярная диффузия). В неоднородной системе (газ, жидкость) при молекулярной диффузии в отсутствие внешних воздействий диффузионный поток (поток массы) пропорционален градиенту его концентрации. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом диффузии. В физике, кроме диффузии молекул (атомов), рассматривают диффузию электронов проводимости, дырок, нейтронов и других частиц.

   
Донорно-акцепторная связь
— то же, что координационная связь.

   
Дымы
— высокодисперсные аэрозоли с твердыми частицами дисперсной фазы. Возникают при горении и других химических реакциях. Дымы находят применение в сельском хозяйстве, военном деле. Промышленные дымы загрязняют окружающую среду, способствуют образованию тумана, смога.

Химическая формула, как отображение химического состава

Качественный и количественный состав вещества отображают с помощью химической формулы. К примеру, карбонат кальция имеет химическую формулу «CaCO3». Из этой записи можно почерпнуть следующую информацию:

  • Количество молекул – 1.
  • Количество вещества – 1 моль.
  • Качественный состав (какие химические элементы образуют вещество) – кальций, углерод, кислород.
  • Количественный состав вещества:
  1. Число атомов каждого элемента в одной молекуле вещества: молекула карбоната кальция состоит из 1 атома кальция, 1 атома углерода и 3 атомов кислорода.
  2. Число молей каждого элемента в 1 моле вещества: В 1 моль СаСО3 (6,02 ·1023 молекулах) содержится 1 моль (6,02 ·1023 атомов) кальция, 1 моль (6,02 ·1023 атомов) углерода и 3 моль (3·6,02·1023 атомов) химического элемента кислорода)

Массовый состав вещества:

  1. Масса каждого элемента в 1 моле вещества: 1 моль карбоната кальция (100г) содержит химических элементов: 40г кальция, 12г углерода, 48г кислорода.
  2. Массовые доли химических элементов в веществе (состав вещества в процентах по массе):

W(Ca) = (n(Ca)·Ar(Ca))/Mr(CaCO3) = (1·40)/100= 0,4 (40%)

W(C) = (n(Ca) ·Ar(Ca))/Mr(CaCO3) = (1·12)/100= 0,12 (12%)

W(О) = (n(Ca) ·Ar(Ca))/Mr(CaCO3) = (3·16)/100= 0,48 (48%)

Для вещества с ионной структурой (соли, кислоты, основания) – формула вещества дает информацию  о числе ионов каждого вида в молекуле, их количестве и массе ионов в 1 моль вещества:

  1. Молекула СаСО3  состоит  из иона Са2+ и иона СО32-
  2. 1 моль (6,02·1023 молекул) СаСО3 содержит 1 моль ионов Са2+и 1 моль ионов СО32-;
  3. 1 моль (100г) карбоната кальция содержит 40г  ионов Са2+ и 60г ионов СО32- ;

Бизнес и финансы

БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиУправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги — контрольЦенные бумаги — оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудитМеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетикаАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Химические формулы простых веществ

Химическими формулами большинства простых веществ (всех металлов и многих неметаллов) являются знаки соответствующих химических элементов.

Так вещество железо и химический элемент железо обозначаются одинаково – Fe.

Если простое вещество имеет молекулярную структуру (существует в виде молекул, то его формулой является химический знак элемента с индексом внизу справа, указывающим число атомов в молекуле: H2, O2, O3, N2, F2, Cl2, Br2, P4, S8.

Таблица 3: Информация, которую дает химический знак

Сведения

На примере C
Название вещества Углерод (алмаз, графит, графен, карбин)
Принадлежность элемента к данному классу химических элементов Неметалл
Один атом элемента 1 атом углерода
Относительная атомная масса (Ar) элемента, образующего вещество Ar(C) = 12
Абсолютная атомная масса M(C) = 12 · 1,66 · 10-24 = 19,93 · 10-24г
Один моль вещества 1 моль углерода, т.е. 6,02 · 1023 атомов углерода
Молярная масса вещества M(C) = Ar(C) = 12 г/моль

Термины и понятия на букву «О».

    Обратный осмос — метод разделения растворов, заключающийся в том, что раствор под давлением 3-8 МПа подается на полупроницаемую перегородку (мембрану), пропускающую растворитель (обычно воду) и задерживающую полностью или частично молекулы или ионы растворенного вещества. Применяют для опреснения соленых и очистки сточных вод, концентрирования растворов и др. В основе метода лежит явление осмоса.

   
Объёмных отношений закон
— см. Гей-Люссака законы.

   
Окислительное число
— то же, что степень окисления.

   
Окклюзия (от ср.-век. лат. occlusio — запирание, скрывание)

1) поглощение газов твердыми металлами или расплавами с образованием твердых или жидких растворов или химических соединений (напр., нитридов, гидридов).

2) Окклюзия (окклюдирование) циклона — смыкание холодного и теплого фронтов в области циклона, приводящее к заполнению последнего холодным воздухом.

   
Октановое число
— условная количественная характеристика стойкости к детонации моторных топлив, применяемых в карбюраторных двигателях внутреннего сгорания. Октановое число численно равно процентному (по объему) содержанию изооктана (октановое число которого принято за 100) в его смеси с
н-гептаном (октановое число равно 0), эквивалентной по детонационной стойкости испытуемому топливу при стандартных условиях испытания. Октановое число наиболее. распространенных отечественных марок автобензинов 76-89, авиабензинов 91-95.

   
Олигомеры
— полимеры сравнительно небольшой молекулярной массы. К олигомерам относятся многие синтетические смолы — феноло-формальдегидные, эпоксидные, полиэфирные и др., а также некоторые природные вещества, напр. гормон окситоцин, антибиотики.

   
Оптическая активность
— свойство некоторых веществ вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них плоско поляризованного света. Оптически активные вещества бывают двух типов. У веществ первого типа (сахар, камфора, винная кислота) оптическая активность не зависит от агрегатного состояния и обусловлена несимметричным строением молекул. Вещества второго типа (кварц, киноварь) оптически активны только в кристаллическом состоянии, что связано с асимметрией сил, связывающих молекулы и ионы в кристаллической решетке. Искусственная (наведенная) оптическая активность возникает в магнитном поле.

   
Оптическая изомерия
— то же, что энантиомерия.

   
Оптически активные вещества
— см. Оптическая активность.

   
Осмос (от греч. osmos — толчок, давление)
— односторонний перенос растворителя через полупроницаемую перегородку (мембрану), отделяющую раствор от чистого растворителя или раствора меньшей концентрации. Обусловлен стремлением системы к термодинамическому равновесию и выравниванию концентраций раствора по обе стороны мембраны. Характеризуется осмотическим давлением; оно равно избыточному внешнему давлению, которое следует приложить со стороны раствора, чтобы прекратить осмос. Играет важную роль в физиологических процессах; его используют при исследовании полимеров, биологических структур.

    Основания — химические соединения, обычно характеризующиеся диссоциацией в водном растворе с образованием иона ОН-. Хорошо растворимые в воде основания называются (напр.,
NaOH) щелочами. Сильные основания полностью диссоциируют в воде, слабые [напр.,
Mg(OH)2] — частично. По современной теории кислот и оснований к основаниям относится более широкий круг соединений, в частности и такие, которые не образуют ионов ОН-
(напр., пиридин).

Химический состав сложных веществ и механических смесей

Сложное вещество (химическое соединение) – это вещество, состоящее из атомов различных химических веществ.

Основные признаки химического соединения:

  • Однородность;
  • Постоянство состава;
  • Постоянство физических и химических свойств;
  • Выделение или поглощение энергии при образовании;
  • Невозможность разделения на составные части физическими методами.

В природе нет абсолютно чистых веществ. В любом веществе имеется хотя бы ничтожный процент примесей. Поэтому на практике всегда имеют дело с механическими смесями веществ. Однако, если содержание одного вещества в смеси значительно превосходит содержание всех остальных, то условно считается, что такое вещество является индивидуальным химическим соединением.

Допустимое содержание примесей в веществах, выпускаемых промышленностью, определяется стандартами и зависит от марки вещества.

Общепринята следующая маркировка веществ:

  • техн – технический (в своем составе может иметь до 20%; примесей);
  • ч – чистый;
  • чда – чистый для анализа;
  • хч – химически чистый;
  • осч – особой чистоты (допустимая норма примесей в составе – до 10-6 %).

Вещества, образующие механическую смесь, называются компонентами. При этом вещества, масса которых составляет большую часть от массы смеси, называют основными компонентами, а все остальные вещества, образующие смесь – примесями.

Отличия механической смеси от химического соединения:
  • Любую механическую смесь можно разделить на составные части физическими методами, основанными на различии плотностей, температур кипения и плавления, растворимости, намагничиваемости и других физических свойств компонентов, образующих смесь (например, смесь древесных и железных опилок можно разделить с помощью Н2О или магнита);
  • Непостоянство состава;
  • Непостоянство физических и химических свойств;
  • Неоднородность (хотя смеси газов и жидкостей могут быть однородны, к примеру – воздух).
  • При образовании механической смеси не происходит выделения и поглощения энергии.

Промежуточное положение между механическими смесями и химическими соединениями занимают растворы:

Как и для химических соединений, для растворов характерна:

  • однородность;
  • выделение или поглощение теплоты при образовании раствора.

Как и для механических смесей, для растворов характерна:

  • легкость разделения на исходные вещества физическими методами (например, выпариванием раствора поваренной соли, можно получить отдельно Н2О и NaCl);
  • непостоянство состава – их состав может меняться в широких пределах.

Графические формулы

Для получения более полной информации о веществе пользуются графическими формулами, которые указывают порядок соединения атомов в молекуле и валентность каждого элемента.

Графические формулы веществ, состоящих из молекул, иногда, в той или иной степени, отражают и строение (структуру) этих молекул, в этих случаях их можно назвать структурными.

Для составления графической (структурной) формулы вещества необходимо:

  • Определить валентность всех химических элементов, образующих вещество.
  • Записать знаки всех химических элементов, образующих вещество, каждый в количестве, равном числу атомов данного элемента в молекуле.
  • Соединить знаки химических элементов черточками. Каждая черточка обозначает электронную пару, осуществляющую связь между химическими элементами и поэтому одинаково принадлежит обоим элементам.
  • Число черточек, окружающих знак химического элемента, должно соответствовать валентности этого химического элемента.
  • При составлении формул кислородсодержащих кислот и их солей атомы водорода и атомы металлов связываются с кислотообразующим элементом через атом кислорода.
  • Атомы кислорода соединяют друг с другом только при составлении формул пероксидов.

Примеры графических формул:

Словари и справочники по химии различных авторов

  • Краткая химическая энциклопедия, Том 1, 1961
  • Краткий справочник по химии
  • Новый справочник химика и технолога, Основные свойства неорганических, органических и элементоорганических соединений, 2002
  • Новый справочник химика и технолога, Процессы и аппараты химических технологий, Часть I, 2004
  • Новый справочник химика и технолога, Процессы и аппараты химических технологий, Часть II, 2006
  • Новый справочник химика и технолога, сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ, часть I, 2002
  • Новый справочник химика и технолога, сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ, часть II, 2005,2007
  • Серия Эрудит, Химия, 2007
  • Справочник азотчика, Производство разбавленной и концентрированной азотной кислоты, Производство азотных удобрений, Материалы, компрессоры и газгольдеры производств азотной кислоты и удобрений, 1987
  • Справочник азотчика, Физико-химические свойства газов и жидкостей, Производство технологических газов, Очистка технологических газов, Синтез аммиака, 1986
  • Химия, 8-11 классы, Справочник в таблицах
  • Химия, Весь курс школьной программы в схемах и таблицах, 2007
  • Химия, Справочник в таблицах, 8-11 классы

Знаки химических элементов

Химический знак или химический символ элемента – это первая или две первые буквы от латинского названия этого элемента.

Например: Ferrum – Fe, Cuprum – Cu,  Oxygenium – O и т.д.

Таблица 1: Информация, которую дает химический знак

Сведения

На примере Cl
Название элемента Хлор
Принадлежность элемента к данному классу химических элементов Неметалл, галоген
Один атом элемента 1 атом хлора
Относительная атомная масса (Ar) данного элемента Ar(Cl) = 35,5
Абсолютная атомная масса химического элемента

m = Ar · 1,66·10-24г = Ar · 1,66 · 10-27кг

M(Cl) = 35,5 · 1,66 · 10-24 = 58,9 · 10-24г

Название химического знака в большинстве случаев читается как название химического элемента. Например, К – калий, Са – кальций, Mg – магний, Mn – марганец.

Случаи, когда название химического знака читается иначе, приведены в таблице 2:

Название химического элемента Химический знак Название химического знака

(произношение)

Азот N Эн
Водород H Аш
Железо Fe Феррум
Золото Au Аурум
Кислород O О
Кремний Si Силициум
Медь Cu Купрум
Олово Sn Станум
Ртуть Hg Гидраргиум
Свинец Pb Плюмбум
Сера S Эс
Серебро Ag Аргентум
Углерод C Цэ
Фосфор P Пэ

Химический состав по массе и по объему

Состав химических соединений, а также состав смесей различных веществ и растворов выражают в массовых долях (массовых %), а состав смесей жидкостей и газов, кроме того, в объемных долях (объемных %).

Состав сложного вещества, выраженный через массовые доли химических элементов, называется составом вещества по массе.

Например, состав Н2О по массе:

То есть, можно сказать, что химический состав воды (по массе): 11,11% водорода и 88,89% кислорода.

Массовая доля компонента в механической смеси (W) – это число, показывающую, какую часть смеси составляет масса компонента от общей массы смеси, принятой за единицу или 100%.

W1 = m1/m(cм.),  m(см.) = m1 + m2+ …. mn,

Где m1 – масса 1-го (произвольного)компонента, n – число компонентов смеси, m1 … mn – массы компонентов, образующих смесь, m(cм.) – масса смеси.

Например, массовая доля основного компонента:

W(осн. комп) = m(осн. комп)/m(см.)

Массовая доля примеси:

W(прим.) = m(прим)/m(см.)

Сумма массовых долей всех компонентов, образующих смесь равна 1 или 100%.

Объемная доля газа (или жидкости) в смеси газов (или жидкостей) – это число, показывающее, какую часть по объему составляет объем данного газа (или жидкости) от общего объема смеси, принятого за 1 или за 100%.

Состав смеси газов или жидкостей, выраженный в объемных долях, называется составом смеси по объему.

Например, состав смеси сухого воздуха:

  • По объему: Wоб(N2) = 78,1%, Wоб(O2) = 20,9%
  • По массе: W(N2) = 75,5%, W(O2) = 23,1%

Этот пример наглядно демонстрирует, что во избежание путаницы, корректно будет всегда указывать, по массе или по объему указано содержание компонента смеси, ведь эти цифры всегда отличаются: по массе в воздушной смеси кислорода получается 23,1 %, а по объему – всего 20,9%.

Растворы можно рассматривать как смеси из растворенного вещества и растворителя. Поэтому их химический состав, как и состав любой смеси, можно выражать в массовых долях компонентов:

W(раств. в-ва) = m(раств. в-ва)/m(р-ра),

где

m(р-ра) = m(раств. в-ва) + m(растворителя)

или  

m(р-ра) = p(р-ра)·V(р-ра)

Состав раствора, выраженный через массовую долю растворенного вещества (в %), называется процентной концентрацией этого раствора.

Состав растворов жидкостей в жидкостях (например, спирта в воде, ацетона в воде) удобнее выражать в объемных долях:

Wоб%(раств. ж) = V(раств.ж)· V(р-ра)·100%;

где

V(р-ра) =  m(р-ра)/p(р-ра)

или приближенно

V(р-ра) ≈ V(H2O) + V(раств. ж)

Например, содержание спирта в винно-водочных изделиях указывают не в массовых, а в объемных долях (%) и называют эту цифру крепостью напитка.

Состав растворов твердых веществ в жидкостях или газов в жидкостях в объемных долях не выражают.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.