Закон сохранения массы веществ 

При химических реакциях происходят глубокие изменения веществ. Молекулы одних веществ разлагаются, вместо них образуются молекулы других веществ. В связи с этим возникает вопрос: не изменяется ли общий вес веществ, участвующих в химических реакциях?

Рассмотрим для примера реакцию соединения фосфора с кислородом. Можно ли утверждать, что общий вес всех соединившихся атомов фосфора и кислорода равен общему весу всех молекул окисла фосфора, получившегося в результате этой реакции? Ответить на этот вопрос можно опытным путём, с помощью металлического стержня, железной ложки, банки, спирали и электрического провода.

Склянка плотно закрыта каучуковой пробкой, через которую проходят: металлический стержень а и ручка железной ложечки. Железная ложечка и металлический стержень соединен, отрезком спирали, которую применяют в электрических нагревательных приборах.?

Перед опытом в железную ложечку помещают небольшое количество красного фосфора таким образом, чтобы спираль касалась фосфора. Затем склянка со всем содержимым в ней взвешивается. После этого снимают её с чашки весов, присоединяют провода к железному стержню и к ручке ложечки и пропускают электрический ток. Чтобы спиралька нагрелась докрасна, но не перегорела, пользуются в качестве источника тока аккумулятором или присоединяют ее к осветительной сети через реостат, или соединяют последовательно с электроплиткой.

Подробнее...

Закон постоянства состава вещества 

Известно, что водород может непосредственно соединяться с кислородом. При этом с каждым атомом кислорода соединяются два атома водорода – не больше

и не меньше. Поэтому каждая молекула воды должна состоять из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Так как чистая вода состоит из одинаковых молекул, то её состав должен быть такой же, как состав одной молекулы: она должна состоять из двух элементов — водорода и кислорода (качественный состав), на каждые 16 весовых частей кислорода должно приходиться 2 весовые части водорода (количественный состав).

Справедливость этого утверждения может быть доказана путём изучения не только реакций соединения (синтеза), но и реакций разложения (анализа).

Разложение воды можно осуществить пропусканием через неё постоянного электрического тока. При этом на каждый объём кислорода получаются два объёма водорода, что в пересчёте на весовые количества означает 16 весовых частей кислорода и две весовые части водорода.

Изучением большого числа реакций соединения установлено, что не только водород и кислород, а и все химические элементы при образовании сложных веществ соединяются между собой лишь в определённых весовых отношениях, что каждый атом какого-либо элемента может присоединять к себе не случайное и не произвольное, а строго определённое число атомов других элементов.

Подробнее...

Группы и подгруппы 

Мы рассмотрели, как изменяются свойства химических элементов в периодах. Теперь рассмотрим, как изменяются их свойства в вертикальных столбцах периодической таблицы.

Элементы, объединенные в одном и том усе вертикальном столбце периодической таблицы, составляют группу элементов. Периодическая система включает в себя восемь групп элементов, пронумерованных вверху римскими цифрами. Восьмая группа состоит из элементов, связывающих четные и нечетные ряды больших периодов, и инертных газов. Каков номер группы, такова и высшая валентность элементов этой группы в соединениях с кислородом. Лишь немногие элементы отступают от этого правила. Так, элемент I группы медь может проявлять и валентность 2, а элемент VII группы фтор не образует соединений, в которых он был бы семивалентным. Из элементов VIII группы лишь немногие (например, осмий и ксенон) проявляют в высших окислах валентность 8.

Водород объединяется в одну группу со щелочными металлами, так как его валентность по кислороду равна 1.

В VI периоде между двухвалентным металлом барием Ва (№56) и четырехвалентным металлом гафнием Hf (№72), кроме одного трехвалентного элемента лантана La (№57), вклиниваются еще четырнадцать особенно сходных с ним металлов. Они образуют особое семейство лантанидов. Так как лантаниды сходны по строению атома с лантаном и обычно трехвалентны, то им вместе с лантаном отведена в периодической таблице только одна клетка между барием и гафнием, а перечень их в порядке возрастания атомных весов дается отдельно под таблицей. Так же отдельно приведены элементы, следующие за актинием Ас (актиниды).

Подробнее...

Закон Авогадро 

Грамм–молекулы газов при одинаковых условиях занимают приблизительно одинаковый объем и содержат, как моль всякого вещества, одинаковое число молекул. Отсюда может быть сделан более общий вывод: в равных объемах различных газов при одинаковых Условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул.

Этот закон впервые был высказан итальянским ученым Авогадро, именем которого он и назван.

На вещества в твердом и жидком состоянии закон Авогадро не распространяется потому, что их грамм–молекулы, хотя и содержат одинаковое число молекул, занимают разные объемы.

Почему же только газы подчиняются закону Авогадро? В газах при малых давлениях расстояния между молекулами очень велики по сравнению с размерами самих молекул. Собственный объем, занимаемый молекулами, поэтому сравнительно очень мал. Общий объем газа определяется главным образом расстояниями между молекулами, а они при одинаковом давлении и одинаковой температуре у всех газов примерно одинаковы. В твердых и жидких же веществах молекулы сближены почти до соприкосновения. Объем твердых и жидких веществ зависит главным образом от размеров самих молекул. Из закона Авогадро вытекает ряд важных следствий.

Подробнее...

Генетическая связь между классами неорганических соединений 

Изучение окислов, оснований, кислот и солей показало, что между соединениями существует связь: из веществ одного класса можно получить вещества других классов. Можно выделить две линии связи: одна идет от металлов, другая – от неметаллов. Так, при окислении кальция можно получить окись кальция, а при взаимодействии последней с водой – гидроокись кальция, которая при реакции с кислотой образует соль. Все эти превращения можно представить схемой:

 

Ca ? CaO ? Ca(OH)2 ? CaCl2

При окислении серы можно получить сернистый ангидрид – двуокись (диоксид) серы, а при взаимодействии последнего с водой – сернистую кислоту, которая при реакции со щелочью образует соль. Эти превращения можно представить схемой:

 

S ? So2 ? H2SO3 ? Na2SO3

Подробнее...

Едкий натр 

К классу оснований относится один из важнейших продуктов химической промышленности — едкий натр NaOH, который в обыденной жизни называется «каустиком». Это твёрдое вещество белого цвета, очень хорошо растворимое в воде. При растворении выделяется много тепла. На воздухе он расплывается, так как жадно поглощает влагу из воздуха.

От прибавления раствора едкого натра к растворам некоторых веществ изменяется их цвет. Например, настойка лакмуса в чистой воде имеет фиолетовый цвет, а от прибавления к ней раствора едкого натра делается синей, сок красной капусты становится зелёным, а бесцветный раствор фенолфталеина принимает малиновую окраску.

Концентрированный раствор едкого натра разрушающе действует на ткани животного и растительного происхождения. Шерстяная нить, опущенная в такой раствор, набухает и превращается в студнеобразную массу.

Если такой раствор попадает на кожу человека или животного, то образуются раны. Одежда и обувь также разрушаются от действия концентрированного раствора едкого натра. Поэтому обращаться с твердым едким натром и его растворами нужно очень осторожно. Если случайно попали твёрдые кусочки или капли раствора этого вещества на руки или одежду, нужно немедленно промыть эти места водой.

При нагревании едкого натра с жирами получаются мыла.

Едкий натр находит очень широкое применение в промышленности. Основными потребителями едкого натра являются мыловаренное производство и заводы, перерабатывающие нефть.

Подробнее...

Валентность химических элементов 

Изучая закон постоянства состава, мы убедились в том, что атом какого-либо элемента может присоединять к себе не сколько угодно, а лишь строго определённое число атомов другого элемента при данных условиях.

Свойство атома какого-либо элемента присоединять то или иное число атомов другого элемента называется валентностью.

Чтобы ближе ознакомиться с этим свойством атомов, рассмотрим сначала состав нескольких веществ, содержащих водород:

1 Хлористый водород HCl
2 Вода H2O
3 Аммиак NH3
4 Метан, или болотный газ CH4

Сравнивая формулы этих веществ, можно сделать следующий вывод: атомы различных элементов могут присоединять по одному, по два, по три и по четыре атома водорода, а к одному атому водорода никогда не присоединяется больше одного атома какою-либо другого элемента.

Рассмотрим теперь реакции замещения водорода металлами. При изучении водорода мы ознакомились с реакцией замещения водорода в соляной кислоте цинком. На основании изучения количества вступающего в реакцию цинка и получающегося в результате реакции водорода найдено, что каждый атом цинка вытесняет из молекулы кислоты два атома водорода:

Zn + 2HCl = ZnCL2 + H2?

Подробнее...

Едкий кальций 

Основанием является также и едкий кальций Ca(OH)2, или гашёная известь. Это — белое твёрдое вещество, легко рассыпающееся в порошок. Растворяется в воде плохо, но всё же заметно. Свойства его раствора сходны со свойствами растворов едкого натра и едкого кали. Он так же действует на лакмус, на фенолфталеин и на ткани. Но эти свойства основания выражены не так резко, как у едкого натра, вследствие того, что едкий кальций плохо растворим, и концентрированного его раствора получить нельзя. Прозрачный раствор его называется известковой водой.

При прокаливании твёрдого едкого кальция он разлагается на воду и окись кальция:

Ca(OH)2 = CaO + H2O

CaO называется также негашёной или жжёной известью.

При обыкновенной температуре окись кальция и вода могут соединяться. В результате этой реакции снова получается едкий кальций:

CaO + H2O = Ca(OH)2

При этом выделяется большое количество тепла. Этот процесс в технике называется гашением извести, поэтому едкий кальций называется гашёной известью.

Гашёная известь Ca(OH)2 применяется в различных отраслях народного хозяйства. Огромные количества ее используются в качестве вяжущего материала при постройке кирпичных зданий. Смесь извести, песка и воды является сравнительно дешёвым н хорошим цементирующим средством.

Подробнее...

Атомный вес 

Несмотря на ничтожно малую величину атомов, всё же в настоящее время определены и размеры, и масса атомов. Найдено, что вес атома водорода равен 0,000 000 000 000 000 000 000 001 663 г; вес атома кислорода почти в 16 раз больше.

Такие громоздкие числа неудобны для запоминания и расчётов, поэтому для выражения атомных весов принята особая единица измерения. Она равна 1/16 атомного веса кислорода. Её называют кислородной единицей и обозначают сокращённо «к. е.».

Эта единица веса примерно во столько же раз меньше грамма, во сколько раз вес человека меньше веса всего земного шара.

Атомные веса, выраженные в этих единицах, оказываются небольшими числами. Атомный вес водорода равен 1,008 к. е., вес атома кислорода равен 16 к. е., вес атома серы равен 32 к. е.

Подробнее...

Движение электронов в атомах 

Дальнейшее после утверждения периодического закона накопление сведений об атомах составляет заслугу физиков. Опираясь на периодический закон, они установили электронное строение атомов элементов и этим открыли путь к объяснению их химических свойств. Но, прежде чем перейти к данному вопросу, нам предстоит познакомиться с движением электронов в атомах.

Электроны в атомах не могут быть неподвижны, так как иначе они упали бы на ядра и слились с ними, как упали бы на Солнце планеты, если бы они не двигались вокруг него. Похоже ли движение электрона вокруг ядра на движение планеты вокруг Солнца?

Движение планет вокруг Солнца характеризуется криволинейной линией – их орбитой. Совсем иначе движутся электроны в атомах. Путь, описываемый каждым из них, сливается в расплывчатое облако. Заряд электрона как бы размазывается, расплывается по всему объему этого облака, подобно тому, как при фотографировании с большой выдержкой футбольного матча изображение каждого футболиста расплывается, размазывается по всему пространству футбольного поля.

Облако каждого электрона имеет свою форму и свой размер. Облака, образованные движением электронов в атоме, частично налагаются друг на друга (как орбиты комет в солнечной системе налагаются, пересекаются с орбитами планет), а если форма и размер облаков, образуемых двумя электронами, одинаковы, оба облака могут полностью сливаться друг с другом, образуя общее, двухэлектронное облако. Но в каждом атоме существует не более двух электронов, облака которых одинаковы по форме, величине и расположению в пространстве. Полностью сливаться друг с другом электронные облака могут лишь попарно.

Подробнее...

Атомные и молекулярные решетки 

Можно ли по внешним признакам вещества заключить о характере химических связей в нем?

Из веществ, с которыми мы встречаемся повседневно, начиная с утреннего завтрака, соль относится к ионным соединения, а сахар и вода – к ковалентным соединениям. Не существует внешних признаков, по которым вещество с ковалентными связями можно было бы легко отличить от вещества с ионными связями: сахар легко спутать с поваренной солью. С другой стороны, вещества с ковалентными связями могут быть совершенно не похожими друг на друга, например сахар не похож на воду. К веществам с ковалентными связями относятся простые вещества, а среди них мы обнаруживаем и алмаз – самое тугоплавкое и твердое из природных веществ, и водород – газ, сжижающийся и затвердевающий при таких низких температурах, при которых почти прекращается движение молекул.

Чтобы понять причины такого разнообразия свойств веществ с ковалентными связями, следует познакомиться со строением их кристаллов. Этому поможет простой опыт. Бросим горсть горошин на блюдечко со слегка вогнутым дном и встряхнём блюдечко. Горошины тотчас расположатся, правильными рядами в виде фигур с очертаниями шестиугольника. При затвердевании веществ образующие их частицы тоже размещаются не беспорядочно, а в виде кристаллической решетки (как мы видели на примере поваренной соли).

Правильное расположение частиц в кристаллах получило название «кристаллическая решетка», потому что оно напоминает расположение узлов в обыкновенной решетке.

Подробнее...

Подкатегории

НАУЧНЫЕ РАЗДЕЛЫ