Химия — это наука о материи (объектах, имеющих массу и занимающих объем). Химия — это изучение структуры и свойств материи, а также изменений, происходящих в ней.

Вся материя либо чистая, либо состоит из смеси чистых веществ. В результате химических реакций вещества превращаются в новые вещества.

Химия — это очень широкий предмет. https://www.evkova.org/himiya По этой причине его принято делить на различные разделы:

• Аналитическая химия. Это включает количественный анализ (сколько вещества находится в смеси) и качественный анализ (какие вещества находятся в смеси).
• Биохимия. Пищеварение, размножение, дыхание, метаболизм… и другие химические реакции в живых организмах, как правило, на молекулярном уровне.
• Неорганическая химия. Изучение всех элементов периодической таблицы Менделеева, кроме углерода (строение и свойства соединений).
• Органическая химия. Это химия соединений углерода. Известны миллионы органических соединений, используемых в производстве нефтехимических продуктов, лекарств и полимеров.
• Физическая химия. Это изучение физических явлений и закономерностей химических реакций.

Основные понятия химии

Основные понятия химии — это атомы, молекулы, элементы, вещества и аллотропы.

В основе основных понятий химии лежит теория атомов и молекул, которая дает определение молекулам и атомам.

Молекула

Это мельчайшая частица, обладающая химическими свойствами вещества. Состав и химическая структура молекулы определяют ее химические свойства. Вся материя состоит из молекул, а молекулы состоят из атомов.

Атомы

Самые маленькие из химических элементов, из которых состоят молекулы простых и сложных веществ, они представляют собой электрически нейтральные частицы, состоящие из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов.

Молекулы и атомы всегда находятся в движении.

Химические элементы

В настоящее время известно 118 элементов, из которых 89 встречаются в природе, а остальные созданы человеком (см. «Интересные факты о химических элементах»). Что такое химический элемент? Химический элемент — это тип атома, который имеет определенный заряд в ядре и оболочечную структуру электронов.

Давайте теперь рассмотрим структуру ядра и следующие основные химические понятия.

Атомное ядро

Ядро состоит из протонов (Z) и нейтронов (N) и имеет положительный заряд, равный количеству протонов (или электронов в нейтральных атомах), что соответствует порядковому номеру элемента в периодической таблице. Сумма масс протонов и нейтронов в ядре называется массовым числом A = Z + N. Некоторые химические элементы имеют одинаковый ядерный заряд, но разные массовые числа из-за разного количества нейтронов в ядре (изотопы).

Материя

Строительными блоками материи являются атомы и молекулы, которые могут находиться в любом из трех заданных состояний, а также их связи и агрегаты.

Простые вещества состоят из одного типа атомов, тогда как сложные вещества (соединения) состоят из различных типов атомов и образуются в результате химического взаимодействия атомов различных химических элементов.

Аллотропия

Существует явление, при котором один химический элемент может образовывать несколько простых веществ с различными свойствами и структурой. Это явление называется аллотропией. Характерные анизотропные модификации обнаружены в кислороде (O2, O3), фосфоре (белый фосфор, красный фосфор, черный фосфор), углероде (алмаз, графит), сере (моноклинная, ромбическая, пластическая) и олове (белое олово, серое олово, ромбическое олово).

Химические формулы

1814, J. Аббревиатура для химической формулы, которая описывает состав вещества с помощью химических символов и индикаторов.

Химические вещества выражаются в атомных массах, а молекулы — в молекулярных весах.

Относительная атомная масса (Ar)

Это отношение средней атомной массы элемента (с учетом доли изотопов в природе) к 1/12 части массы атома 12C.

Относительная молекулярная масса (Mr)

Это мера того, во сколько раз масса молекулы вещества больше, чем 1/12 часть массы атома углерода 12C. Относительный молекулярный вес вещества — это сумма относительных атомных весов всех элементов, входящих в состав химического вещества, плюс индекс.

Моли вещества (n)

Это количество вещества, которое содержит столько структурных единиц, таких как молекулы, атомы, ионы и электроны, сколько содержится в 12 г изотопа углерода 12C.

Количество строительных блоков в одном моле вещества равно 6,02-1023, что называется числом Авогадро (NA).

Молярная масса (М) — это масса одного моля вещества и равна отношению массы вещества к количеству соответствующего вещества.

M = m / n

Химическая эквивалентность

Концепция «химических эквивалентов» была введена для того, чтобы было легче сравнивать силы связи различных элементов. Это одно из самых важных понятий в химии.

Химический эквивалент (E) вещества — это количество атомов водорода, которое соединится с таким же количеством атомов водорода или заменит его в химической реакции.

Масса одного эквивалента вещества называется его эквивалентной массой (mEq). Масса одного моля эквивалента элемента — это молярная масса его эквивалента ME(X).

Основные законы химии

Следующие законы считаются фундаментальными законами химии.

Закон эквивалентности

Согласно закону эквивалентности, химические элементы соединяются или замещаются в количествах, пропорциональных их эквивалентным молярным массам.

В результате m1/m2=Meq1/Meq2.

где m1 и m2 — массы реактантов или продуктов, а M eq1 и M eq2 — эквивалентные массы этих веществ.

Пример расчета эквивалентных молярных масс представлен в задачах 5-7 в главе «Задачи по химии».

Закон сохранения материи

В 1756 году М.В. Ломоносов после длительного периода проб и ошибок сделал важное открытие, что вес всех веществ, вступающих в химическую реакцию, равен весу всех продуктов реакции.

Этот закон отражен в законе сохранения массы, который гласит: «Масса вещества, вступающего в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции». Материя не исчезает и не возникает из ничего, происходит химическое изменение. Этот закон является основой для количественных расчетов химических реакций и химии.

Закон композиционного постоянства

В 1808 году Ж. Пруст вывел закон, согласно которому индивидуальные вещества имеют постоянный качественный и количественный состав, независимо от способа приготовления.

Закон увеличения

В 1803 году Дж. Дальтон заметил закон, что если два химических элемента образуют ряд соединений, то весовая доля одного из этих элементов в этих соединениях приходится на такую же весовую долю второго элемента.

Закон объемных отношений

В 1808 году Гей-Люссак сформулировал следующий закон.

«Объем газа, вступающего в химическую реакцию, и объем газа, являющегося продуктом реакции, относятся друг к другу как небольшие целые числа».

Газовый закон

Газовый закон (действующий только для газов) сыграл важную роль в развитии химии.

В 1811 г. Закон Авогадро (Авогадро ди Кваринья) доказывает, что «при определенных условиях (температура и давление) газ одинакового объема содержит одинаковое количество молекул». При одинаковых условиях одинаковое количество молекул занимает одинаковый объем: один моль газа при T=273°K и p=101,3 кПа занимает объем 22,4 л, который называется молярным объемом газа (Vm).

Что изучает химия и в чем ее суть

Химия — это наука о материи, ее свойствах и изменениях. Материя — это совокупность атомов, молекул или других частиц, находящихся в определенном агрегатном состоянии. Тело — это материальный объект, имеющий постоянную массу, форму и соответствующий объем. Вещества, используемые в промышленности и в быту для изготовления вещей и оборудования, называются материалами. Материал — это вещество или предмет, используемый для изготовления чего-либо.

Позже люди научились плавить металл, делать стекло, кирпичи, известь, цемент, пластик и резину. Очень важной наукой является химическое материаловедение. Основной целью материаловедения является получение материалов с заданными свойствами, а основным методом — изучение зависимости состава, структуры и свойств материалов от способа изготовления.