Правила по химии: Термины, основные понятия и законы химии.

Для скачивания – Кафедра химии

2. Главная
3. Университет
4. Для скачивания
5. Кафедра химии

Лекция. Растворы неэлектролитов

Размер файла:

638.79 kB

Автор:

Апанович, З.В.

Дата:

26.12.2016 12:03

Растворы неэлектролитов. Лекция по курсу «Общая химия» для студентов инженерно-технологического факультета / З.В. Апанович. – Гродно : ГГАУ , 2016. – 33 с.

Учебно-методическое пособие включает лекцию по теме «Растворы неэлектролитов» курса «Общая химия» и предназначено для контролируемой самостоятельной работы студентов инженерно – технологического факультета. Использование пособия, в котором рассмотрены важнейшие теоретические вопросы в доступной и сжатой форме, позволит студентам быстрее и эффективнее изучить материал.

Скачать

Лекция. Окислительно-восстановительные реакции

Размер файла:

609.98 kB

Автор:

Апанович, З.В.

Дата:

26.12.2016 12:03

Окислительно – восстановительные реакции. Лекция по курсу «Общая химия » для студентов инженерно-технологического факультета / З.В. Апанович. – Гродно : ГГАУ, 2016. – 31 с.

Учебно-методическое пособие включает лекцию по теме «Окислительно – восстановительные реакции» и предназначено для контролируемой самостоятельной работы студентов инженерно–технологического факультета. Использование такого пособия, в котором рассмотрены важнейшие вопросы в доступной и сжатой форме, позволит студентам быстрее и эффективнее изучить материал.

Скачать

Лекция. Комплексные соединения

Размер файла:

531.46 kB

Автор:

Апанович, З.В.

Дата:

26.12.2016 12:03

Лекция «Комплексные соединения» по курсу «Общая химия» для студентов инженерно-технологического факультета / З.В. Апанович. – Гродно : ГГАУ, 2016. – 26 с.

Учебно-методическое пособие включает лекцию по теме «Комплексные соединения» курса «Общая химия». Комплексные соединения играют важную роль в природе и технике, прежде всего, это ферментативные и фотохимические процессы, перенос кислорода в биологических системах, тонкая технология редких металлов, каталитические реакции и т. д. Координационные свойства проявляются всеми элементами периодической системы.

Скачать

Лекция. Кинетика химических реакций. Химическое равновесие

Размер файла:

768.32 kB

Автор:

Апанович, З.В.

Дата:

26.12.2016 12:03

Кинетика химических реакций. Химическое равновесие. Лекции по курсу «Общая химия» для студентов инженерно-технологического факультета / З.В. Апанович. – Гродно : ГГАУ, 2016. – 44 с.

Учебно-методическое пособие включает лекции по отдельным темам курса «Общая химия» и предназначено для контролируемой самостоятельной работы студентов инженерно – технологического факультета. Использование таких пособий, в которых рассмотрены важнейшие теоретические вопросы в доступной и сжатой форме, позволит студентам быстрее и эффективнее изучить материал.

Скачать

Предэкзаменационные тесты по органической и биологической ХИМИИ

Размер файла:

1.30 MB

Автор:

Макарчиков А.Ф., Колос И.К.

Дата:

26. 12.2016 12:02

Предэкзаменационные тесты по органической и биоло-гической химии для студентов биотехнологического факультета / А.Ф. Макарчиков, И.К. Колос – Гродно: ГГАУ, 2016. – 205 с.

В пособии приведен перечень вопросов для проведения предэкзаменационного тестирования студентов, обучающихся на биотехнологическом факультете, по предмету «Химия (органическая и биологическая)»

Скачать

Лекция. Электролиз. Коррозия металлов и методы защиты металлов от коррозии

Размер файла:

758.87 kB

Автор:

Апанович, З.В.

Дата:

26.12.2016 12:02

Электролиз. Коррозия металлов и методы защиты металлов от коррозии. Лекция по курсу «Общая химия» для студентов инженерно-технологического факультета / З.В. Апанович. – Гродно : ГГАУ, 2016. – 31 с.

Учебно-методическое пособие включает лекции по отдельным темам курса «Общая химия» и предназначено для контролируемой самостоятельной работы студентов инженерно – технологического факультета. Использование таких пособий, в которых рассмотрены важнейшие теоретические вопросы в доступной и сжатой форме, позволит студентам быстрее и эффективнее изучить материал.

Скачать

Лекция. Энергетика химических процессов.

Размер файла:

604.00 kB

Автор:

Апанович, З.В.

Дата:

26.12.2016 12:02

Энергетика химических процессов. Лекция по курсу «Общая химия» для студентов инженерно-технологического факультета / З.В. Апанович. – Гродно : ГГАУ, 2016. – 25 с.

Учебно-методическое пособие включает лекцию по теме «Энергетика химических процессов» и предназначено для контролируемой самостоятельной работы студентов инженерно – технологического факультета. Использование такого пособия, в котором рассмотрены важнейшие вопросы в доступной и сжатой форме, позволит студентам быстрее и эффективнее изучить материал.

Скачать

Лекция. Строение атомов элементов

Размер файла:

789.90 kB

Автор:

Апанович, З.В.

Дата:

26.12.2016 12:02

Строение атомов элементов. Лекция по курсу «Общая химия» для студентов инженерно-технологического факультета / З.В. Апанович. – Гродно : ГГАУ , 2016. – 23 с.

Учебно-методическое пособие включает лекцию по теме «Строение атомов элементов» курса «Общая химия» и предназначено для контролируемой самостоятельной работы студентов инженерно – технологического факультета. Использование пособия, в котором рассмотрены важнейшие теоретические вопросы в доступной и сжатой форме, позволит студентам быстрее и эффективнее изучить материал.

Скачать

Лекция. Основные понятия и законы химии

Размер файла:

675.23 kB

Автор:

Апанович, З.В.

Дата:

26.12.2016 12:03

Основные понятия и законы химии. Лекция по курсу «Общая химия» для студентов инженерно-технологического факультета / З.В. Апанович. – Гродно : ГГАУ, 2016. – 30 с.

Учебно-методическое пособие включает лекцию по теме «Основные понятия и законы химии» курса «Общая химия» и предназначено для контролируемой самостоятельной работы студентов инженерно – технологического факультета. Использование студентами распечатки лекционной темы значительно сэкономит время для понимания материала, излагаемого лектором, и конспектирования.

Скачать

Предэкзаменационные тесты по химии

Размер файла:

813.02 kB

Автор:

Макарчиков А.Ф., Колос И.К.

Дата:

14.11.2016 11:47

Предэкзаменационные тесты по химии для студентов, обучающихся на агробиологических специальностях / А.Ф. Макарчиков, И.К. Колос – Гродно: ГГАУ, 2016. – 201 с.

В пособии приведен перечень вопросов для проведения предэкзаменационного тестирования студентов, обучающихся на агробиологических специальностях, по предмету «Химия».

Скачать

Методическое пособие для лабораторных работ по аналитической химии

Размер файла:

544.41 kB

Автор:

Апанович З.В., Тараненко Т.В., Томашева Е.В., Кулеш И.В., Цветницкая Э.В.

Дата:

28.12.2015 12:22

В пособие излагается материал по аналитической химии в объеме соответствующих программ по специальностям: «Ветеринарная медицина», «Аграномия», «Биотехналогия». Содержатся методические указания по технике выполнения лабораторных работ по качественному и количественному анализу.

Скачать

Комментарии для работы с рабочими тетрадями по химии элементов

Размер файла:

655.75 kB

Дата:

28.12.2015 12:22

Комментарии для работы с рабочими тетрадями по химии элементов / З.В. Апанович, Ю.А. Лукашенко.

Учебно-методическое пособие включает лекции по отдельным темам курса «Неорганическая химия» и предназначено для контролируемой самостоятельной работы студентов инженерно – технологического факультета, для которых введен отдельный курс по химии элементов, а также может быть использовано студентами других факультетов.

Скачать

Практикум по физической химии

Размер файла:

1.03 MB

Дата:

01.04.2013 04:24

Учебно-методическое пособие (для проведения лабораторных занятий) для студентов инженерно-технического факультета

Практикум по физической химии: учеб.-мет. пособие / О. И. Валентюкевич.- Гродно: ГГАУ, 2008 – 88с.

Данное пособие предназначено для студентов технологических специальностей аграрного университета. Целью данного пособия является оказание помощи в изучении теоретического материала, а также выработка навыков экспериментальной работы.

Скачать

Коллоидная химия

Размер файла:

834.37 kB

Дата:

01.04.2013 04:09

Учебно-методическое пособие (для проведения лабораторных занятий) для студентов инженерно-технического факультета

К-60 Практикум по физической химии: учеб.-мет. пособие / И. В. Кулеш, О. И. Валентюкевич.- Гродно: ГГАУ, 2013 – 94с.

Данное пособие предназначено для студентов технологических специальностей аграрного университета. Целью данного пособия является оказание помощи в изучении теоретического материала, а также выработка навыков экспериментальной работы.

Скачать

Курс лекций по дисциплине «Неорганическая химия»

Размер файла:

1.33 MB

Дата:

28.12.2015 12:22

Лекции по курсу «Неорганическая химия »для студентов инженерно – технологического факультета / З.В. Апанович.

Скачать

Рабочая тетрадь и методические указания по неорганической химии

Размер файла:

701. 32 kB

Дата:

28.12.2015 12:23

Рабочая тетрадь и методические указания по неорганической химии. Для студентов технологических специальностей / З.В. Апанович.

Скачать

Ионные равновесия и обменные реакции в растворах электролитов

Скачать

Лабораторные работы по химии элементов для студентов технологических специальностей

Скачать

 

Университет

Химические уравнения — как расставлять коэффициенты?

Поможем понять и полюбить химию

Начать учиться

125.9K

Из этой статьи вы узнаете, что такое химические уравнения, зачем они нужны и как их составлять, а также вспомните классификацию химических реакций — все это, конечно, с примерами уравнений.

Химическое уравнение — это условная запись химического превращения с помощью химических формул и математических знаков

При составлении химических уравнений используют математические знаки «+», «−», «=», а также числа — они выступают в качестве коэффициентов и индексов.

Коэффициенты показывают число частиц (атомов или молекул), а индексы — число атомов, которые входят в состав молекулы.

Химическую реакцию можно изобразить в виде схемы:

На схеме протекание реакции представлено нагляднее, но сложные химические процессы изобразить таким способом сложно. Поэтому их записывают в виде химического уравнения.

Вещества, которые вступают в реакцию, называют исходными веществами, или реагентами. Вещества, которые образуются в результате, называют продуктами реакции.

Давайте разберем этот пример химического уравнения. Здесь видно, что из двух молекул водорода и одной молекулы кислорода образуются две молекулы воды. Реагенты в данном случае — водород и кислород, продукт реакции — вода.

Новые вещества образуются вследствие перегруппировки исходных атомов. В результате химической реакции атомы химических элементов никуда не исчезают и не возникают новые, их число остается неизменным — это следует из закона сохранения массы веществ.

Закон сохранения массы веществ

Масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в ходе этой реакции.

Закон сохранения массы веществ лежит в основе химии и используется при составлении уравнений химических реакций.

Алгоритм составления уравнения химической реакции

Рассмотрим, как составлять уравнения химических реакций, на примере взаимодействия магния и кислорода с образованием оксида магния.

1. Записываем химические формулы исходных веществ в левой части уравнения. Напоминаем: молекулы H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂ двухатомны. Между исходными веществами ставим «+», а затем знак «=».

2. После знака равенства записываем химическую формулу продукта. Химическую формулу необходимо составить с учетом валентностей химических элементов.

3. Согласно закону сохранения массы веществ, число атомов каждого химического элемента до и после реакции должно быть одинаковым. Давайте посмотрим, как расставлять коэффициенты в химических уравнениях, чтобы закон выполнялся.

   Из составленной химической реакции видно, что количество атомов магния слева и справа от знака равенства одинаково, но атомов кислорода слева два, а справа один.

   Чтобы уравнять число атомов в химическом уравнении, находим наименьшее общее кратное (НОК), в нашем случае — 2. А затем делим НОК на количество атомов кислорода в реагентах и полученное число записываем в виде коэффициента.

   Это важно

   Коэффициент 1 в уравнении химической реакции не указывается, но при подсчете суммы коэффициентов в уравнении его необходимо учитывать.

4. Проверим количество атомов магния до и после знака «=». Если перед химической формулой уже стоит коэффициент, то для подсчета количества атомов необходимо умножить коэффициент на индекс, который относится к этому химическому элементу.

5. Чтобы уравнять количество атомов магния в химической реакции, посчитаем НОК и разделим его на количество атомов с каждой стороны от знака «=». Результат деления и будет являться коэффициентом (повторяем расстановку коэффициентов в химическом уравнении из 3-го пункта).

6. Получаем уравнение химической реакции, в котором в исходных веществах и продуктах реакции по 2 атома магния и кислорода.

Сумма коэффициентов в этом химическом уравнении равна 5 (2 + 1 + 2 = 5).

Коэффициенты, которые стоят в химическом уравнении перед веществами, указывают на мольное соотношение исходных веществ и продуктов реакции, по которому и производятся расчеты.

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Типы химических реакций

Химические реакции можно классифицировать по различным признакам:

1. По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции.

2. По изменению степени окисления.

3. По тепловому эффекту.

4. По агрегатному состоянию.

5. По наличию или отсутствию катализатора.

6. По обратимости.

По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции

По этому признаку выделяют 4 типа реакций: реакции соединения, реакции разложения, реакции замещения и реакции обмена.

Реакции соединения — это реакции, в результате которых из нескольких более простых веществ образуется одно более сложное.

Например, простые вещества барий и кислород взаимодействуют с образованием сложного вещества оксида бария:

2Ba + O₂ = 2BaO.

Также к реакциям соединения относится взаимодействие оксида натрия с водой с образованием более сложного вещества гидроксида натрия. Оно более сложное, так как состоит уже из трех атомов химических элементов, в отличие от веществ-реагентов, которые состоят из двух атомов:

Na₂O + H₂O = 2NaOH.

Реакции разложения — это реакции, в результате которых из одного более сложного вещества образуется несколько более простых веществ. Является процессом, обратным реакции соединения.

Пример такой реакции — разложение нитрата серебра на несколько более простых веществ: серебро, оксид азота (IV) и кислород.

2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂↑ + O₂↑.

Что это за стрелочка? 🤔

Стрелка вверх означает, что получившееся вещество является газом, который покидает место проведения реакции и больше не участвует в ней.

Реакции замещения — это такие реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы одного химического элемента в сложном веществе. Также возможно замещение функциональных групп в сложном веществе.

Например, замещение атомов водорода в молекуле соляной кислоты на атомы цинка:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑.

Реакции обмена — это реакции между двумя сложными веществами, в результате которых вещества обмениваются своими составными частями.

Например, NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O.

Реакции нейтрализации

Реакция щелочи с кислотой называется реакцией нейтрализации и является частным случаем реакции обмена.

Для наглядности показали все типы химических реакций по этому признаку на схеме:

По изменению степени окисления

По этому признаку выделяют два вида реакций:

• реакции, протекающие без изменения степени окисления;

• окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — реакции, протекающие с изменением степени окисления нескольких элементов.

В ОВР всегда участвуют вещество-окислитель и вещество-восстановитель. Другие исходные вещества, принимающие участие в реакции, выступают в качестве среды, в которой протекает эта реакция.

Окислитель — вещество, в состав которого входит ион или атом, который в процессе реакции принимает электроны, тем самым понижая свою степень окисления.

Восстановитель — вещество, в состав которого входит ион или атом, который в процессе реакции отдает электроны, тем самым повышая свою степень окисления.

Из определений можно сделать вывод, что в ходе реакции протекает два процесса: принятие электронов (восстановление) и отдача электронов (окисление). Протекают они одновременно.

По тепловому эффекту

По тепловому эффекту реакции делятся на эндотермические и экзотермические.

Эндотермические реакции протекают с поглощением теплоты (−Q). Буквой Q обозначается количество теплоты.

К таким реакциям относятся практически все реакции разложения. Пример:

CaCO₃ = CaO + CO₂ − Q.

Экзотермические реакции протекают с выделением теплоты (+Q).

К таким реакциям относятся практически все реакции соединения. Пример:

2H₂ + O₂ = 2H₂O + Q.

По агрегатному состоянию исходных веществ

По этому признаку все реакции разделяют на гомогенные и гетерогенные.

Гомогенные реакции протекают в одной фазе.

К гомогенным реакциям относятся те, исходные вещества которых находятся либо в жидком агрегатном состоянии, либо в газообразном. Например, взаимодействие двух газообразных веществ — водорода и хлора:

H₂(г) + Cl₂(г) = 2HCl.

Агрегатное состояние указывается в правом нижнем углу: «г» — газообразное, «ж» — жидкое, «тв» — твердое.

Гетерогенные реакции протекают на границе раздела фаз.

Как правило, такие реакции протекают между веществами, которые находятся в разных агрегатных состояниях:

2Na(тв) + 2H₂O(ж) = 2NaOH + H₂.

Также к гетерогенным относятся реакции между двумя несмешивающимися жидкостями. Собрали несколько примеров гетерогенных реакций:

Между какими веществами протекает	Обозначение	Примеры реагентов
Между жидкостью и твердым веществом	ж—тв	Сода и уксусная кислота
Между твердым веществом и газом	г—тв	Натрий с водой
Между жидким веществом и газом	г—ж
Между двумя несмешивающимися жидкостями	ж—ж	Вода и масло

По наличию или отсутствию катализатора

По этому признаку выделяют реакции каталитические и некаталитические.

Каталитические реакции — реакции, протекающие с участием катализатора

Катализатор — вещество, которое ускоряет реакцию, участвует в ней, но остается неизменным после окончания этой реакции.

Наличие катализатора указывается над знаком равенства как kat или формула конкретного вещества, выступающего в роли катализатора.

Например:

Некаталитические реакции — реакции, протекающие без участия катализатора.

По обратимости

Различают обратимые и необратимые реакции.

Обратимые реакции — реакции, протекающие в двух противоположных направлениях.

При составлении уравнений обратимых реакций вместо знака равенства используют знак «⇄».

К обратимым реакциям относят реакции ионного обмена, диссоциации электролитов и многие другие:

H₂ + I₂ ⇄ 2HI.

Необратимые реакции — реакции, которые протекают только в одном направлении.

Чтобы научиться составлять уравнения химических реакций, нужно только одно — практика. Много практики школьники получают на онлайн-курсах по химии в Skysmart. Интересные задания на интерактивной платформе, примеры из жизни и опытные преподаватели обязательно приведут к желаемому результату — и просто помогут полюбить химию.

Татьяна Сосновцева

К предыдущей статье

Способы получения алкенов

К следующей статье

Тепловой эффект

Получите план обучения, который поможет понять и полюбить химию

На вводном уроке с методистом

1. Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению

2. Расскажем, как проходят занятия

3. Подберём курс

9 жизненно важных химических законов и формул, которые вы должны знать!

Последнее обновление: Mostafa, 30 июля 2022 г.

Химия — это отрасль науки, посредством которой анализируются, проверяются и изучаются взаимодействия и реакции между различными атомами, электронами, элементами, молекулами и многими другими частицами.

Как жизненно важная отрасль науки, химия существует вокруг нас ежедневно, тогда как химические взаимодействия и реакции не происходят случайно; скорее, все они регулируются многими химическими законами, которые нашим ученым удалось выяснить много лет назад для нашей человеческой цивилизации.

И независимо от того, изучаете ли вы естественные науки или нет, необходимо, по крайней мере, знать важнейшие законы химии, регулирующие эту науку, их природу, а может быть, и изучать их.

В этой статье мы рассмотрим 9 наиболее важные химические законы и то, как они работают… Начнем!

Начать работу Praxilabs БЕСПЛАТНО

 

Содержание

Законы химии

Законов химии много, и они подвержены изменениям и развитию с каждым новым обнаружением и открытием. Эти законы работают рука об руку со всеми другими известными нам законами, управляющими другими явлениями и реакциями. Независимо от того, являются ли эти законы биологическими, математическими или физическими, все они по-прежнему рассматриваются как «законы природы».

В химии три закона рассматриваются как «фундаментальные химические законы», а именно:

1. Закон сохранения массы
2. Закон постоянных пропорций
3. Закон кратных пропорций

Во время изучения химии вы, возможно, тесно работали с этими законами, не обязательно зная их истинную номенклатуру. Здесь мы подробно обсудим каждый из них.

Закон сохранения массы восходит к открытию Антуана-Лорана де Лавуазье в 1789 году., утверждая тот факт, что:

«масса не создается и не разрушается в химических реакциях».

Другими словами, и для закрытой системы общая масса как реагентов, так и продуктов химической реакции будет оставаться неизменной на протяжении всей этой реакции и в любой момент времени в ходе этой реакции.

Это открытие было подтверждено расчетами и экспериментами, принимая во внимание, что почти все природные элементы очень стабильны, учитывая условия поверхности нашей Земли. Этим был заложен фундамент современной химии.

Иллюстрация горения метана как пример закона сохранения массы (Источник: Википедия)

Также известный как «закон определенных пропорций » или «закон Пруста», он был впервые сформулирован французами химик Луи Пруст в 1779 году на основе его работы о сульфидах, оксидах металлов и сульфатах. Тем не менее, первые наблюдения, относящиеся к этому закону, были сделаны химиками Антуаном Лавуазье и Джозефом Пристли.

Закон гласит:

«Отдельные элементы, составляющие определенное химическое соединение, присутствуют в фиксированном соотношении (в пересчете на их массу), независимо от их источника».

Для лучшего понимания, молекула чистой воды всегда будет состоять из двух атомов водорода и одного атома кислорода, образуя хорошо известное соотношение 2:1. Грамм чистой воды — если вы любите цифры — примерно включает 0,11 грамма водорода и 0,88 грамма кислорода.

Другим примером известного химического соединения, подчиняющегося этому закону, является метан. Требуется четыре атома водорода и один атом углерода, чтобы успешно получить одну молекулу метана.

Исключением из этого закона являются нестехиометрические соединения, в которых соотношение элементов варьируется от одного образца к другому. Также известно, что образцы элементов, которые различаются по своему изотопному составу и природных полимеров, не подчиняются этому закону.

В молекуле диоксида азота (NO ₂ ) соотношение числа атомов азота и кислорода 1:2, , а массовое соотношение 14:32 (или 7:16). Значит, не подчиняется закону постоянных пропорций.

Поначалу этот закон не был встречен научным сообществом с распростертыми объятиями, скорее, с большим сопротивлением. Только в атомной теории Дальтона этому закону отдавалось предпочтение. Связь между теорией и законом была установлена ​​в 1811 г. шведским химиком Якобом Берцелиусом, только тогда она была принята.

В результате идеи объединения элементов в соединения, представленной в виде «Закона Дальтона», был предложен в 1804 году английским метеорологом Джоном Дальтоном. Закон гласит:

«Когда элементы соединяются и образуют соединения, пропорции этих первичных элементов могут быть выражены в соотношении небольших целых чисел».

Примером может служить реакция углерода и кислорода, которая может привести к образованию как монооксида углерода (CO), так и диоксида углерода (CO ₂ ). В CO отношение количества кислорода к количеству углерода составляет 1:1, тогда как в CO ₂ отношение составляет 1:2, и оба являются отношениями простых целых чисел.

Этот закон является краеугольным камнем признанной современной атомной теории и идет рука об руку с законами сохранения массы и законом определенных пропорций. Все вместе эти законы подкрепляют предположение и концепцию Дальтона, согласно которым материя состоит из различных неделимых комбинаций некоторых строительных блоков материи, т. е. атомов.

Наше нынешнее понимание атомного состава и структуры было основано на этих законах и теориях, не говоря уже о других жизненно важных концепциях, таких как молекулярные или химические формулы.

Химические формулы

Химическая грамотность человека развивается благодаря его/ее способности формировать и включать простой общий язык, который легко выражает и представляет соединение, молекулу или даже отдельный элемент. Все они соприкасаются вместе, чтобы выразить серию реакций и взаимодействий через некоторые буквы и цифры.

Этот общий язык поэтому называется химической формулой. И определяется следующим образом:

«Выражение химических символов и числовых индексов, представляющее состав одной единицы соединения».

Будьте осторожны, чтобы не перепутать определение и использование «химической формулы» с определением «структурной формулы», где последняя представляет собой двумерное графическое представление, показывающее пространственные отношения атомов, образующих молекулу или соединение.

Химические формулы полностью зависят от количества последовательных атомов в соединении и их соотношений, показанных цифрами. Эти формулы могут быть простыми, т. е. Н (относится к водороду), или сложными, как в случае с СН ₃ СН ₂ ОН (относится к этанолу).

Вам очень необходимо, если вы умный студент или ученый, всем сердцем знать и запоминать как можно больше химических формул.

Забронируйте БЕСПЛАТНУЮ демо-версию сейчас

 

Законы органической химии

Существует специальная отрасль химии, которая посвящена изучению и пониманию, но не запоминанию, органических соединений и всех взаимодействий и отношений между ними.

Органическая химия требует увлеченных студентов, которые действительно любят химию, чтобы понять и сохранить все ее законы и номенклатуру соединений. Эта захватывающая ветвь управляется многими из «обычных» законов химии, а также другими исключительными законами, которые приспособлены для соблюдения ее эксцентричности.

Помимо изучения основ, органическая химия может хорошо вписаться в ее «золотых правил». Компост, органическое топливо, спирт, мочевина и ацетон — это формы органических соединений, существующих в нашей повседневной жизни.

5 изменяющих жизнь законов химии

Поскольку наука представляет собой революционный инструмент, изобретенный человеком, она постоянно развивается, и ее замечательные шаги были достигнуты и до сих пор достигаются путем соединения точек всех законов и куски информации все вместе, и бинго! Формулируется, открывается или изобретается новый закон, наблюдение или устройство.

В этом разделе будут объяснены и обсуждены химические законы изменения жизни, связанные с газами 5 . Эти законы в основном касаются температуры, давления, объема и многих других характеристик, определяющих поведение атомов, элементов и соединений в различных условиях. Законы:

• Закон Авогадро

Если бы вы изучали химию только в качестве вводного курса, вы, вероятно, имели бы дело с законом Авогадро. Этот знаменитый закон гласит, что:

«В равных объемах всех газов при одинаковой температуре и давлении содержится одинаковое количество молекул».

Гипотеза 1811 года, этот эмпирический закон был назван в честь Амедео Авогадро, профессора физики Туринского университета. Тем не менее, его закон не был принят в научном сообществе до 1958 года, когда логическая химическая система, построенная итальянским химиком Станислао Канниццаро, была полностью основана на нем.

Ученый Амедео Авогадро, сформулировавший знаменитый закон Авогадро (Источник: Britannica)

Амедео предположил, что идеальных газов при одном и том же объеме и при одинаковых условиях температуры и давления содержат равное количество молекул! Это определенное количество молекул научно обозначается как число Авогадро, и равно 6,02214076 x 10 23 молекул.

Его математическое представление определяется как

V α n, или

V/n = κ

, где

V: объем газа
n: количество вещества в газе (измеряется в молях)
k: константа для данной температуры и давления

При двух наборах условий отношение между одними и теми же соединениями и веществами выражается как

V ₁ /n ₁ =V ₂ /n ₂ .

Это уравнение определяет отношение между числом молей газа и его объемом, где оно образует отношение прямой пропорциональности.

• Закон Бойля

«При постоянной температуре давление, создаваемое данным количеством газа, изменяется обратно пропорционально занимаемому им объему».

Закон Бойля — еще одно эмпирическое соотношение, которое описывает и обсуждает сжатие и расширение газов. Этот закон был сформулирован в 1662 году физиком Робертом Бойлем, где его математическое уравнение имеет вид

p α 1/V, или

pV = K

, где

9или по нему для определения величины давления можно использовать следующее соотношение:

p ₁ V ₁ = p ₂ V ₂ .

Закон функционально используется во многих приложениях, и некоторые из них упомянуты в этой интересной статье: 3 наиболее важных применения закона Бойля».

• Закон Чарльза

В своей неопубликованной работе 1780-х годов ученый Жак Шарль сформулировал этот закон, также известный как «закон объемов».

Закон гласит:

«Объем, занимаемый фиксированным количеством газа, прямо пропорционален его абсолютной температуре, если давление остается постоянным».

Откровенно говоря, этот закон описывает, как газы расширяются при нагревании.

Математическое уравнение задается как

V α T или

VT = K.

Если сравнение получено, мы можем использовать следующую формулу:

V ₁ /T ₁ = V ₂ /Т ₂ .

Из этих уравнений мы заключаем, что существует обратная зависимость между температурой и объемом.

Иллюстрация, объясняющая закон Чарльза (Источник: Let’s Talk Science)

• Закон Гей-Люссака

Этот закон, сформулированный в 1808 году французским химиком Жозефом Гей-Люссаком, является еще одним важным краеугольным камнем газового законодательства. В нем говорится, что:

«И давление, и температура идеального газа прямо пропорциональны при условии постоянных массы и объема».

Математическое выражение закона может быть записано как

P α T или

P/T = K.

Обратите внимание, что T представляет собой абсолютную температуру газа, а не любую случайную температуру.

Эффект Гей-Люссака ощутим в нашей повседневной жизни. Примеры могут варьироваться от наблюдения за давлением в шинах вашего автомобиля зимой, когда оно падает, до наблюдения за вашими баллонами с пропаном дома. Шины и баллоны с пропаном показывают более высокое или более низкое давление в зависимости от окружающей их температуры.

• Закон идеального газа

Оно также известно как «общее газовое уравнение». И хотя этот закон имеет некоторые ограничения, он является хорошей аппроксимацией поведения газов во многих различных условиях.

Закон был сформулирован в 1834 году Бенуа Полем Эмилем Клапейрон и представляет собой комбинацию всех ранее упомянутых законов, т. е. законов Авогадро, Бойля, Шарля и Гей-Люссака.

Закон гласит:

«Для заданной массы и постоянного объема идеального газа давление, оказываемое на стенки его сосуда, прямо пропорционально его абсолютной температуре»,

, где это математически выражается как

пВ = нРТ,

где

n: количество молей газа
R: постоянная идеального газа.

Перед началом расчетов убедитесь, что используемая температура (T) указана в Кельвинах. И что R=8,3145 Дж.К ^-1 .моль ^-1 , или м ³ ⋅Па⋅К ^-1 ⋅моль ^-1 .

В общем и целом, простота в этом отношении побуждает нас рассматривать газы как идеальные, если только нет веской причины поступать иначе.

Химия, особенно органическая химия, является постоянно развивающейся наукой, и она лежит в основе многих ключевых законов и правил, управляющих всем в нашей жизни. Другие химические законы, такие как закон Фарадея, закон Грэма и закон Генри, являются ключевыми и идеально вписываются в свои места.

Многие имена и законы продолжают появляться, когда мы маневрируем из одного состояния в другое и из состояния в другое. Дополнительные эксперименты ждут вас на PraxiLabs — для БЕСПЛАТНО — если вы ищете больше экспериментов, особенно связанных с законами химии или химией в целом.

Зарегистрируйтесь в PraxiLabs и начните свою БЕСПЛАТНУЮ симуляцию виртуальной лаборатории !

 

Присоединяйтесь к нам БЕСПЛАТНО

Золотые правила органической химии

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

14817

Ваша цель должна состоять в том, чтобы понять, а не запомнить органическую химию. Следующие 7 золотых правил следует выучить в начале этого семестра. Эти простые идеи объясняют очень много вещей о том, как взаимодействуют органические молекулы. Таким образом, понимание 7 золотых правил позволит вам развить интуитивное чувство органической химии, и все обретет смысл!

1. Атомы предпочитают заполненные валентные оболочки: Это правило объясняет, почему атомы создают связи, и тип создаваемых связей. Следствием этого является то, что центры электронной плотности (связи и неподеленные пары электронов) отталкивают друг друга, поэтому они остаются как можно дальше друг от друга. Это последнее правило, лежащее в основе так называемой модели VSEPR, объясняет трехмерную молекулярную структуру.
2. Самый важный вопрос в химии: «Где находятся электроны?»: Ответ заключается в том, что электроны обычно находятся в большем количестве вокруг более электроотрицательных атомов (например, F, Cl, O, N). Электроотрицательные атомы оттягивают электронную плотность от менее электроотрицательных атомов (например, C, H), с которыми они связаны. Таким образом, понимание электроотрицательности обеспечивает простой метод определения того, какие части молекулы имеют относительно высокую электронную плотность, а какие части имеют относительно низкую электронную плотность.
3. Природа ненавидит неспаренные электроны: Если в молекуле должен быть неспаренный электрон (радикал или ), лучше распределить неспаренный электрон по как можно большему количеству атомов за счет резонанса, индуктивных эффектов и сверхсопряжения.
4. Природа ненавидит локализованные заряды: Если молекула должна иметь заряд, лучше распределить заряд по как можно большему количеству атомов посредством резонанса, индуктивных эффектов и гиперсопряжения. Кроме того, при наличии выбора лучше иметь более отрицательный заряд на более электроотрицательном атоме (например, O) и более положительный заряд на менее электроотрицательном атоме (например, C).
5. В большинстве реакций нуклеофилы (молекулы с особенно высокой электронной плотностью) атакуют электрофилы (молекулы с особенно низкой электронной плотностью). Если сомневаетесь, передайте протон! Таким образом, простое понимание того, где находятся электроны, дает вам лучший способ анализа новых молекул, чтобы вы могли ПРЕДСКАЗАТЬ, как они будут реагировать.
6. Стерические взаимодействия (атомы сталкиваются друг с другом) могут предотвратить реакции, удерживая реактивные атомы на расстоянии друг от друга.
7. \(\pi\) электронов предпочитают быть делокализованными по как можно большему числу соседних sp ² гибридизованных атомов (или в некоторых случаях sp-гибридизированных атомов), а ароматичность является наиболее стабильной формой \(\pi\) электрона делокализация. \(\pi\) электронов не могут делокализоваться на или через sp ³ гибридизованные атомы, поскольку атом sp ³ не имеет доступной 2p-орбитали.

Есть два золотых субправила:

1. В механизмах перенос протона, как правило, является самой быстрой реакцией, поэтому обычно это происходит до других возможных процессов, таких как нуклеофильная атака: Исключение составляет депротонирование некислотных атомов углерода, например, в алканах, оно может быть медленным.
2. Если может образоваться пяти- или шестичленное кольцо, внутримолекулярная реакция будет преобладать, если молекула имеет две функциональные группы, которые могут реагировать друг с другом: Иногда могут образовываться другие кольца, но когда пяти- или шестичленные кольца не образуются возможно, межмолекулярные реакции становятся важными конкурирующими реакциями.

Как думать о реакциях

Хороший способ думать о химических реакциях состоит в том, что они похожи на преступления . И преступления, и химические реакции требуют мотива и возможности , чтобы состояться.

Мотив

Для реакций мотив относится к термодинамической движущей силе . Другими словами, реакцию можно рассматривать как имеющую мотив (термодинамическую движущую силу), если продукты более стабильны, чем реагенты. Если у реакции есть мотив (термодинамическая движущая сила), говорят, что она термодинамически благоприятна и произойдет, если представится возможность. Реакции будут иметь благоприятный мотив (термодинамическую движущую силу), если \(\Delta{G}\) отрицательно (\(\Delta{G} = \Delta{H} – T\Delta{S}\)). Это уравнение может быть трудно применить к новым ситуациям, но следующие эмпирические правила могут оказаться полезными.

1. Реакции обычно имеют мотив (термодинамическую движущую силу), если образуются более прочные связи, чем разрываются при переходе от исходных материалов к продуктам. В первую очередь это \(\Delta{H}\) эффект, и реакция энтальпийно обусловлена ​​ .
2. В реакциях, связанных с переносом протона, реакция обычно имеет мотив (термодинамическую движущую силу), если продукты представляют собой более слабую кислоту и/или более слабое основание. Напомним, что равновесие способствует образованию более слабой кислоты/более слабого основания в кислотно-щелочной реакции. В первую очередь это эффект \(\Delta{H}\), и реакция равна с энтальпийным приводом .
3. Реакции обычно имеют мотив (термодинамическую движущую силу), если большее количество более мелких молекул создается из меньшего количества более крупных молекул, особенно если небольшая газообразная молекула, такая как \(CO_2\), \(N_2\) или \(HCl\ ) производится как продукт. В первую очередь это \(\Delta{S}\) эффект, и реакция управляется энтропией .

Конечно, приведенные выше эмпирические правила также предсказывают, что реакции, не , вероятно, также имеют благоприятный мотив (термодинамическую движущую силу). Например, реакции обычно , а не имеют благоприятный мотив (термодинамическая движущая сила), если образуются более слабые связи, чем разрываются при переходе от исходных материалов к продуктам. В первую очередь это эффект \(\Delta{H}\).

Возможность

Даже если у реакций есть мотив (термодинамическая движущая сила), они могут происходить только при наличии возможности для атомов и электронов перестроиться в продукт. Эту перегруппировку атомов и электронов мы называем механизмом реакции 9.0449 . Чтобы у реакции была возможность прореагировать, у реакции не может быть слишком большого энергетического барьера. Другими словами, в механизме не может быть частиц (, т.е. переходных состояний), которые обладают слишком высокой энергией (слишком нестабильны), чтобы образоваться при данной температуре. Золотые правила химии используются, чтобы помочь предсказать относительную стабильность предлагаемых переходных состояний. Очевидным следствием всего этого является то, что реакции находят возможность (механизм) реакции с наименьшей энергией из всех возможностей, поэтому реакции обычно можно рассматривать как имеющие единственный механизм. Таким образом, предсказание механизмов сводится к предсказанию относительной стабильности потенциальных переходных состояний, руководствуясь Золотыми правилами химии.