Современные символы химических элементов были введены в науку в 1813 году Я. Берцелиусом. По его предложению элементы обозначаются начальными буквами их латинских названий. Например, кислород (Oxygenium) обозначается буквой О, сера (Sulfur) - буквой S, водород (Hydrogenium) - буквой Н. В тех случаях, когда названия элементов начинаются с одной и той же буквы, к первой букве добавляется еще одна из последующих. Так, углерод (Carboneum) имеет символ С, кальций (Calcium) - Ca, медь (Cuprum) - Cu.
Химические символы - не только сокращенные названия элементов: они выражают и определенные их количества (или массы), т.е. каждый символ обозначает или один атом элемента, или один моль его атомов, или массу элемента, равную (или пропорциональную) молярной массе этого элемента. Например, С означает или один атом углерода, или один моль атомов углерода, или 12 единиц массы (обычно 12 г) углерода.
Формулы веществ также указывают не только состав вещества, но и его количество и массу. Каждая формула изображает или одну молекулу вещества, или один моль вещества, или массу вещества, равную (или пропорциональную) его молярной массе. Например, H 2 O обозначает или одну молекулу воды, или один моль воды, или 18 единиц массы (обычно (18 г) воды.
Простые вещества также обозначаются формулами, показывающими, из скольких атомов состоит молекула простого вещества: например, формула водорода H 2 . Если атомный состав молекулы простого вещества точно не известен или вещество состоит из молекул, содержащих различное число атомов, а также, если оно имеет не молекулярное, а атомное или металлическое строение, простое вещество обозначают символом элемента. Например, простое вещество фосфор обозначают формулой P, поскольку в зависимости от условий фосфор может состоять из молекул с различным числом атомов или иметь полимерное строение.
Формулу вещества устанавливают на основании результатов анализа. Например, согласно данным анализа глюкоза содержит 40% (масс.) углерода, 6,72% (масс.) водорода и 53,28% (масс.) кислорода. Следовательно, массы углерода, водорода и кислорода относятся друг к другу как 40:6,72:53,28. Обозначим искомую формулу глюкозы C x H y O z , где x, y и z - числа атомов углерода, водорода и кислорода в молекуле. Массы атомов этих элементов соответственно равны 12,01; 1,01 и 16,00 а.е.м. Поэтому в составе молекулы глюкозы находится 12,01х а.е.м. углерода, 1,01у а.е.м. водорода и 16,00zа.е.м. кислорода. Отношение этих масс равно 12,01х: 1,01у: 16,00z. Но это отношение мы уже нашли, исходя из данных анализа глюкозы. Следовательно:
12,01х: 1,01у: 16,00z = 40:6,72:53,28.
Согласно свойствам пропорции:
х: у: z = 40/12,01:6,72/1,01:53,28/16,00
или х: у: z = 3,33: 6,65: 3,33 = 1: 2: 1.
Следовательно, в молекуле глюкозы на один атом углерода приходится два атома водорода и один атом кислорода. Этому условию удовлетворяют формулы CH 2 O, C 2 H 4 O 2 , C 3 H 6 O 3 и т.д. Первая из этих формул — CH 2 O- называется простейшей или эмпирической формулой; ей отвечает молекулярная масса 30,02. Для того, чтобы узнать истинную или молекулярную формулу, необходимо знать молекулярную массу данного вещества. Глюкоза при нагревании разрушается, не переходя в газ. Но ее молекулярную массу можно определить и другими методами: она равна 180. Из сопоставления этой молекулярной массы с молекулярной массой, отвечающей простейшей формуле, ясно, что глюкозе отвечает формула C 6 H 12 O 6 .
Таким образом, химическая формула - это изображение состава вещества с помощью символов химических элементов, числовых индексов и некоторых других знаков. Различают следующие типы формул:
— простейшая , которую получают опытным путем определяя соотношение химических элементов в молекуле и используя значения их относительных атомных масс (см. пример выше);
— молекулярная , которую можно получить, зная простейшую формулу вещества и его молекулярную массу (см. пример выше);
— рациональная , отображающая группы атомов, характерные для классов химических элементов (R-OH - спирты, R - COOH - карбоновые кислоты, R - NH 2 - первичные амины и т.д.);
— структурная (графическая) , показывающая взаимное расположение атомов в молекуле (бывает двумерная (в плоскости) или трехмерная (в пространстве));
— электронная , отображающая распределение электронов по орбиталям (записывается только для химических элементов, а не для молекул).
Рассмотрим более подробно на примере молекулы этилового спирта:
ПРИМЕР 1
| Задание | При полном сгорании кислородсодержащего органического вещества массой 13,8 г получили 26,4 г углекислого газа и 16,2 г воды. Найдите молекулярную формулу вещества, если относительная плотность его паров по водороду равна 23. |
| Решение | Составим схему реакции сгорания органического соединения обозначив количество атомов углерода, водорода и кислорода за «x», «у» и «z» соответственно:
C x H y O z + O z →CO 2 + H 2 O. Определим массы элементов, входящих в состав этого вещества. Значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел: Ar(C) = 12 а.е.м., Ar(H) = 1 а.е.м., Ar(O) = 16 а.е.м. m(C) = n(C)×M(C) = n(CO 2)×M(C) = ×M(C); m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H 2 O)×M(H) = ×M(H); Рассчитаем молярные массы углекислого газа и воды. Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr): M(CO 2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 г/моль; M(H 2 O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 г/моль. m(C) = ×12 = 7,2 г; m(H) = 2×16,2 / 18 ×1= 1,8 г. m(O) = m(C x H y O z) - m(C) - m(H) = 13,8 - 7,2 - 1,8 = 4,8 г. Определим химическую формулу соединения: x:y:z = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O); x:y:z = 7,2/12:1,8/1:4,8/16; x:y:z = 0,6: 1,8: 0,3 = 2: 6: 1. Значит простейшая формула соединения C 2 H 6 O и молярную массу 46 г/моль . Значение молярной массы органического вещества можно определить при помощи его плотности по водороду: M substance = M(H 2) × D(H 2) ; M substance = 2 × 23 = 46 г/моль. M substance / M(C 2 H 6 O) = 46 / 46 = 1. Значит формула органического соединения будет иметь вид C 2 H 6 O. |
| Ответ | C 2 H 6 O |
ПРИМЕР 2
| Задание | Массовая доля фосфора в одном из его оксидов равна 56,4%. Плотность паров оксида по воздуху равна 7,59. Установите молекулярную формулу оксида. |
| Решение | Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Вычислим массовую долю кислорода в соединении: ω (O) = 100% — ω(P) = 100% — 56,4% = 43,6%. Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (фосфор), «у» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел): x:y = ω(P)/Ar(P) : ω(O)/Ar(O); x:y = 56,4/31: 43,6/16; x:y = 1,82: 2,725 = 1: 1,5 = 2: 3. Значит простейшая формула соединения фосфора с кислородом будет иметь вид P 2 O 3 и молярную массу 94 г/моль . Значение молярной массы органического вещества можно определить при помощи его плотности по воздуху: M substance = M air × D air; M substance = 29 × 7,59 = 220 г/моль. Чтобы найти истинную формулу органического соединения найдем отношение полученных молярных масс: M substance / M(P 2 O 3) = 220 / 94 = 2. Значит индексы атомов фосфора и кислорода должны быть в 2 раза выше, т.е. формула вещества будет иметь вид P 4 O 6 . |
| Ответ | P 4 O 6 |
нескольких основных понятий и формул.
У всех веществ разная масса, плотность и объем. Кусочек металла одного элемента может весить во много раз больше, чем точно такого же размера кусочек другого металла.
Моль
(количество моль)
обозначение: моль , международное: mol — единица измерения количества вещества. Соответствует количеству вещества, в котором содержится NA частиц (молекул, атомов, ионов)Поэтому была введена универсальная величина — количество моль. Часто встречающаяся фраза в задачах — «было получено... моль вещества»
NA = 6,02 · 1023
NA — число Авогадро. Тоже «число по договоренности». Сколько атомов содержится в стержне кончика карандаша? Порядка тысячи. Оперировать такими величинами не удобно. Поэтому химики и физики всего мира договорились — обозначим 6,02 · 1023частиц (атомов, молекул, ионов) как 1 моль вещества .
1 моль = 6,02 · 1023 частиц
Это была первая из основных формул для решения задач.
Молярная масса вещества
Молярная масса вещества — это масса одного моль вещества .
Обозначается как Mr. Находится по таблице Менделеева — это просто сумма атомных масс вещества.
Например, нам дана серная кислота — H2SO4. Давайте посчитаем молярную массу вещества: атомная масса H =1, S-32, O-16.
Mr(H2SO4)=1 2+32+16 4=98 г\моль.
Вторая необходимая формула для решения задач —
формула массы вещества :
Т.е., чтобы найти массу вещества, необходимо знать количество моль (n), а молярную массу мы находим из Периодической системы.
Закон сохранения массы — масса веществ, вступивших в химическую реакцию, всегда равна массе образовавшихся веществ.
Если мы знаем массу (массы) веществ, вступивших в реакцию, мы можем найти массу (массы) продуктов этой реакции. И наоборот.
Третья формула для решения задач по химии —
объем вещества :
К сожалению, это изображение не соответствует нашим правилам. Чтобы продолжить публикацию, пожалуйста, удалите изображение или загрузите другое.Откуда взялось число 22.4? Из закона Авогадро :
в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул.
Согласно закону Авогадро, 1 моль идеального газа при нормальных условиях (н.у.) имеет один и тот же объём Vm = 22,413 996(39) л
Т.е., если в задаче нам даны нормальные условия, то, зная количество моль (n), мы можем найти объем вещества.
Итак, основные формулы для решения задач по химии
Число Авогадро NA
6,02 · 1023 частиц
Количество вещества n (моль)
n=V\22.4 (л\моль)
Масса вещества m (г)
Объем вещества V (л)
V=n 22.4 (л\моль)
К сожалению, это изображение не соответствует нашим правилам. Чтобы продолжить публикацию, пожалуйста, удалите изображение или загрузите другое.Это формулы. Часто для решения задач нужно сначала написать уравнение реакции и (обязательно!) расставить коэффициенты — их соотношение определяет соотношение молей в процессе.
Ключевые слова: Химия 8 класс. Все формулы и определения, условные обозначения физических величин, единицы измерения, приставки для обозначения единиц измерения, соотношения между единицами, химические формулы, основные определения, кратко, таблицы, схемы.
| Физическая величина | Обозначение | Единица измерения |
| Время | t | с |
| Давление | p | Па, кПа |
| Количество вещества | ν | моль |
| Масса вещества | m | кг, г |
| Массовая доля | ω | Безразмерная |
| Молярная масса | М | кг/моль, г/моль |
| Молярный объем | V n | м 3 /моль, л/моль |
| Объем вещества | V | м 3 , л |
| Объемная доля | Безразмерная | |
| Относительная атомная масса | A r | Безразмерная |
| M r | Безразмерная | |
| Относительная плотность газа А по газу Б | D Б (А) | Безразмерная |
| Плотность вещества | р | кг/м 3 , г/см 3 , г/мл |
| Постоянная Авогадро | N A | 1/моль |
| Температура абсолютная | Т | К (Кельвин) |
| Температура по шкале Цельсия | t | °С (градус Цельсия) |
| Тепловой эффект химической реакции | Q | кДж/моль |
АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЕ УЧЕНИЕ
1. Существуют вещества с молекулярным и немолекулярным строением.
2. Между молекулами имеются промежутки, размеры которых зависят от агрегатного состояния вещества и температуры.
3. Молекулы находятся в непрерывном движении.
4. Молекулы состоят из атомов.
6. Атомы характеризуются определённой массой и размерами.
При физических явлениях молекулы сохраняются, при химических, как правило, разрушаются. Атомы при химических явлениях перегруппировываются, образуя молекулы новых веществ.
ЗАКОН ПОСТОЯНСТВА СОСТАВА ВЕЩЕСТВА
Каждое химически чистое вещество молекулярного строения независимо от способа получения имеет постоянный качественный и количественный состав.
ВАЛЕНТНОСТЬ
Валентность - свойство атома химического элемента присоединять или замещать определённое число атомов другого элемента.
ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ
Химическая реакция — явление, в результате которого из одних веществ образуются другие. Реагенты — вещества, вступающие в химическую реакцию. Продукты реакции — вещества, образующиеся в результате реакции.
Признаки химических реакций:
1. Выделение теплоты (света).
2. Изменение окраски.
3. Появление запаха.
4. Образование осадка.
5. Выделение газа.
