Дәріс кешені kv him 2218 «Химия» пәні 6В07105- «Технологиялық машиналар және жабдықтар» Мамандығы үшін Алматы, 2020 ж. №1 Дәріс
жүктеу/скачать 1,02 Mb.
|
дәріс
|
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі Алматы технологиялық университеті Химия, химиялық технология және экология кафедрасы дәріс кешені KV Him 2218 «Химия» пәні 6В07105- «Технологиялық машиналар және жабдықтар» Мамандығы үшін Алматы, 2020 ж. № 1 Дәріс. Тақырыбы: Химияның негізгі заңдары мен түсініктері. Мақсаты Химияның негізгі заңдары мен түсініктерін оқып білу. Жоспары Атом-молекулалық ілім Химияның стехиометриялық заңдары Химиялық элементтер, таңбалар, формулалар және теңдеулер Химиялық құбылыстар. Реакциялардың жіктелуі Атом-молекулалық ілім Химия – бұл элементтер мен олардың қосылыстары туралы ілім, олардың құрамын, құрылысын, қасиетін және бір заттың екінші бір затқа айналуын, сонымен қатар, осы айналу барысындағы құбылыстарды зерттейді. Химияның негізгі міндеттері: алдын ала берілген қасиеттері бар заттарды алу; қалдықсыз, экономикалық тиімді және экологиялық таза, іс жүзінде маңыздылығы бар табиғи шикізаттарды өңдеу технологиясын құру; химиялық айналу энергиясын қолдану. Қазіргі кезде 500 мыңға жуық бейорганикалық және 10 миллионнан астам органикалық заттар белгілі. Атом-молекулалық ілім – заттардың құрылысының ең кіші бірлігі атомдар, молекулалар мен иондар деген түсінікке негізделген. Химиялық элементтің салыстырмалы атомдық массасы (Аr) – берілген атомның көміртегі атомының 12С 1/12 бөлігінен неше есе ауыр екенін көрсететін масса (массаның атомдық бірлігі (м.а.б.) деп аталатын бірлік қабылданған). Массаның атомдық бірлігінің абсолютті массасы мынаған тең: M (м.а.б.) = 1/12 m(С) = 1/12 · 1,993·10‾26 кг = 1,66·10‾27 кг = 1,66·10‾24 г ары қарай, Аr = m (атомның) / m(м.а.б.) = m (атомның) / 1,66·10‾27 кг Атомның немесе элементтің салыстармалы атомдық массасын Аr нуклондардың (ядролық бөлшектер – протондар мен нейтрондардың) салыстырмалы атомдық массасының жалпы қосындысын (Σ) біле отырып, анықтауға болады: Аr = Σ Аr (р+) + Σ Аr (n°), мұндағы Аr (р+) = 1,0073 м.а.б.; Аr (n°) = 1,0087 м.а.б. Заттың салыстырмалы молекулалық массасы (Мr) – берілген молекула көміртегі атомының 12С 1/12 бөлігінен қаншалықты ауыр екенін көрсететін шама. Мr = m (молекула)/ m(а.м.б.) = m (молекула) / 1,66·10‾27 кг Молекуланың атомдардан тұратындығын ескерсек, онда Мr молекуланы құрайтын атомдардың салыстырмалы массасының (Аr) жалпы қосындысына тең: Мr = Σ(Аr). Мысалы: Мr (H2SО4)= 2Аr (H) + Аr (S) + 4Аr (O)= 2·1+32+4·16=98 Аr – химиялық элементтің, ал Мr – заттың негізгі сипаттамаларының бірі, екі шама да өлшемсіз. Химиялық теңдеу бойынша өнімнің шығымын есептеу барысында заттың массасы емес, оның мөлшері жиі қолданылады. Зат мөлшері () – берілген заттың құрылымдық бірлігінің белгілі бір санын сипаттайды. Зат мөлшері бірлігі ретінде 1 моль қабылданған. Бір моль – С12 көміртегінің 12 грамындағы (0,012 кг) атомдар санына тең құрылымдық бірліктер болатын заттың мөлшері. Бір моль заттың құрылымдық бірліктер санын Авогадро тұрақтысы сипаттайды: NA = 6,021023 моль‾1 NA = m / mC = 12 / 1,99310‾23 = 6,021023 Моль – заттың агрегаттық күйіне тәуелсіз, 6,021023 құрылымдық бірлігі бар зат мөлшері. Мысалы: а) 1 моль Fe – темір атомдардан тұратындықтан, бұл 6,021023 Fe атомдарын құрайды; б) 1 моль Н2О – су молекулалардан тұратындықтан, бұл судың Н2О 6,021023 молекуласын құрайды; в) NaCl ерітіндісінің 1 молі – NaCl суда иондар түрінде болатындықтан, бұл 6,021023 Na+ – иондары және 6,021023 Cl‾ – иондарын құрайды. Зат мөлшері () Авогадро тұрақтысымен келесі теңдеу бойынша байланысты: = N / NA , мұндағы N – заттың құрылымдық бірлігінің жалпы саны, NA – 1 моль заттың құрылымдық бірлік саны), – зат мөлшері (моль). Сонымен қатар, есептеу барысында зат мөлшері түсінігі мольдік масса және мольдік көлем түсініктерімен бірге қолданылады. Мольдік масса (М) – бір моль заттың массасы немесе заттың 6,021023 құрылымдық бірлігінің массасы. Ол келесі формула бойынша анықталады: М = m / , мұндағы М – мольдік масса (г/моль, кг/моль), m – зат массасы (г, кг), – зат мөлшері (моль). Заттың мольдік массасы сандық түрде оның салыстырмалы молекулалық массасына немесе салыстырмалы атомдық массасына тең: М = Мr , М = Аr Мысалы: М(H2O) = Мr (H2O) = 18 г/моль, М (Fe) = Аr (Fe) = 56 г/моль. Мольдік көлем (Vm) – берілген жағдайдағы (Р және Т) 1 моль газдың немесе 6,021023 газ молекулаларының алатын көлемі. Қысым және температура кез келген мәнінде мольдік көлем Менделеев-Клайперон теңдеуімен анықталады: Vm= RT / P, мұндағы R – универсал газ тұрақтысы (8,314 Дж/мольК), Т – температура (К), Р – қысым (Па). Қалыпты жағдайда (Т= 298 К, Р= 105 Па) Vm= 22,4 л. Зат мөлшері () газдың мольдік көлемімен келесі теңдеу арқылы байланысқан: = V / Vm , мұндағы V – газдың кез келген көлемі (л), Vm – 1 моль газ көлемі (л), – зат мөлшері (моль). 2. Химияның стехиометриялық заңдары Әрекеттесуші заттар арасындағы массалық және көлемдік қатынасты қарастыратын химияның бір бөлімі стехиометрия деп аталады. Зат массаның сақталу заңы – реакцияға түскен заттардың массасы реакция нәтижесінде түзілген заттардың массасына тең (Ломоносов, Лавуазье, 1748 ж.). Химиялық реакциялардағы әрбір элементтің атом саны реакцияға дейін және реакциядан кейін өзгермейді, тек олар басқаша топтасады. Мысалы: 2Н2 + О2 = 2Н2О (22 +162 = 218) Энергия өзгерісімен жүретін кез келген айналу массаның өзгеруімен жүретіндіктен, массаның сақталу заңы масса мен энергияның сақталу заңының жекелеген жағдайы болып табылады. Бұл өзара байланысты А.Энштейн 1905 ж. ашқан: Е = mc2 , мұндағы Е – тыныштықтағы бөлшек энергиясы, m – тыныштықтағы бөлшек массасы, c – вакуумдағы жарық жылдамдығы (3108 м/с). Масса мен энергия материяның қасиеттері, олар бір-біріне айналмайды. Еселі қатынастар заңы – егер екі элемент бір-бірімен екі немесе бірнеше қосылыс түзсе, онда екінші бір элемент санына тең келетін бір элементтің саны жай бүтін санға тең болады (Дальтон, 1803 ж.). Мысалы: азот оксидтері үшін (N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5) азоттың бірдей мөлшерімен бірігетін оттектің салмақтық мөлшері мынадай қатынаста болады 1:1, 1: 2, 1: 3, 1: 4, 1: 5. Көлемдік қатынастар заңы – өзгеріссіз температура мен қысымда реакцияға түсетін газдардың көлемдерінің бір-біріне қатынасы жай бүтін сандардың қатынасындай болады (Гей-Люссак, 1805 ж.). Мысалы: H2 + Cl2 = 2HCl (көлемдер қатынасы 1: 1: 2) Құрам тұрақтылық заңы – алыну әдісіне қарамастан кез келген таза заттың сапалық және сандық құрамы әрқашан тұрақты болады (Пруст, 1801 ж.). Мысалы: СO2 көміртегі диоксиді алыну әдісіне қарамастан әрқашанда көміртегінің бір атомынан және оттегінің екі атомынан тұрады. 1) С + O2 СO2 2) СаСO3 CaO + СO2 3) MgСO3 + 2HCl MgCl2 + H2O + СO2 Авогадро заңы – бірдей жағдайда (Т және Р) әртүрлі газдардың тең көлемдеріндегі молекулалар сандары бірдей болады (1811 ж.). Бұл газдардағы молекулалардың арақашықтығы молекулалардың өлшемінен артық болатындығымен түсіндіріледі, сәйкесінше, қандай көлемде болмасын, молекулалар саны молекула өлшемімен емес, өз кезегінде температура (Т) мен қысымға (Р) тәуелді болатын молекулалардың арақашықтығымен анықталады. Авогадро заңының салдары: бірдей жағдайда әртүрлі газдардың бірдей молекулаларының саны бірдей көлем алады (кез келген газдың 1 молі қалыпты жағдайда 22,4 л тең көлем алады). бірдей жағдайда әртүрлі газдардың бірдей көлемдерінің массаларының қатынасы олардың тығыздықтарының немесе молекулалық массаларының қатынасына тең: m1 / m2 = 1 / 2 = М1 / М2 = D, мұндағы D – бір газдың келесі газ бойынша алынған салыстырмалы тығыздығы. Әдетте, D сутек (Н2) бойынша немесе ауа бойынша анықталады: D (Н2 бойынша) = М (газ) / М (Н2) М (газ) = М (Н2) D (Н2 бойынша) = 2 D (Н2 бойынша) D (ауа бойынша) = М (газ) / М орт.(ауаның) М (газ) = М орт.(ауаның) D (ауа бойынша) = 29 D (ауа бойынша) D мен шамаларының физикалық мәндері әртүрлі болғандықтан, оларды бөлек қарастырған жөн: – кез келген затты сипаттайды; D – тек газдарды сипаттайды, – кг/м3, г/л өлшенеді, ал D – өлшемсіз шама. Эквиваленттер заңы – элементтер атомдары бір-бірімен сутек атомының бір моліне тең тек белгілі бір қатынаста әрекеттеседі (И.Рихтер, 1791 ж.). Мысалы: Н2О үшін Э(О) = ½ моль. Химиялық реакцияларға эквиваленттер заңы қолданылады: әрекеттесетін және түзілетін заттардың массасы осы заттар эквиваленттерінің мольдік массаларына тура пропорционал. А мен В реагенттері үшін мына теңдік орындалады: mА / mВ = Мэкв. А / Мэкв.В, мұндағы Мэкв. = fэкв M (fэкв. – эквиваленттік факторы). 3.Химиялық элементтер, белгілер, формулалар мен теңдеулер жүктеу/скачать 1,02 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|