Учебное пособие мурманск 2010 удк 24. 1я73 ббк 54 (075. 8)



страница1/14
Дата10.01.2013
Размер1.89 Mb.
ТипУчебное пособие
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ОБЩАЯ ХИМИЯ




Учебное пособие

МУРМАНСК

2010

УДК 24.1я73

ББК 54 (075.8)

0-28
Печатается по решению редакционно-издательского совета Мурманского государственного педагогического университета


Рецензенты: С.И. Овчинникова, кандидат химических наук, профессор, зав. кафедрой биохимии МГТУ;

B.А. Крыштоп, кандидат педагогических наук, ст. преподаватель кафедры биологии и химии МГПУ.
Общая химия: Учебное пособие / Авт.-сост. В.В. Сагайдачная. – Мурманск: МГПУ, 2010. – 116 с.
Пособие содержит теоретический материал, примеры решения типо­вых задач и заданий, задачи и упражнения для самостоятельной работы, задания для промежуточного и итогового контроля по основным разделам курса «Общая химия».

Предназначено для студентов, обучающихся по специальностям «Биология», «Экология», «География», «Математика», «Физика», «Информатика», «Безопасность жизнедеятельности», «Технология и предпринимательство». Модульный подход, применяемый в учебном пособии, дает возможность использовать его в соответствии с любыми учебными планами, при любой последовательности изучения тем курса общей химии. Особенностью пособия является то, что в него включены задания примени­тельно не к отдельному понятию или закону, а к комплексу знаний.

Применение пособия в учебном процессе в значительной степени облегчит освоение студентами теоретического курса, позволит эффективно организовать самостоятельную работу студентов, развивать познавательную активность обучающихся, а также оценить уровень теоретических знаний и сформированности практических умений.

Данное пособие может быть использовано студентами и препода­вателями нехимических специальностей вузов.

© Мурманский государственный

педагогический университет (МГПУ), 2010

ПРЕДИСЛОВИЕ
Курс общей химии в вузе выполняет следующие задачи: является связующим звеном между довузовским и вузовским этапами химического образования; это фундамент для изучения других естественнонаучных дисциплин, а также важный компонент специальных дисциплин.

Потребность в подобном пособии по общей химии диктуется современными требования к подготовке специалистов и необходимостью в пополнении комплекса учебно-методических материалов по общей химии.

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов специальностей 020201 «Биология», 050102 «Биология», 032400 «Биология-География», 020801 «Экология», 050103 «География», 050103 «География-Биология», 050201 «Математика-физика», 050201 «Математика-информатика», 050203 «Физика-информатика», 050202 «Информатика», 050202 «Информатика-физика», 050104 «Безопасность жизнедеятельности», 050502 «Технология и предпринимательство».


Весь материал пособия изложен в четырех модулях, которые охватывают основные тематические блоки курса общей химии: «Основные понятия общей химии», «Важнейшие классы неорганических соединений», «Современная номенклатура неорганических веществ», «Хими­ческие свойства и способы получения неорганических соединений», «Классификация и особенности протекания химических реакций», «Строение атома», «Периодическая система и Периодический закон Д.И. Менделеева в свете современных представлений о строении атома», «Химическая связь», «Комплексные соединения», «Термодинамика химических процессов», «Химическая кинетика», «Обратимость химических реакций», «Химическое равновесие».

Модульный подход, применяемый в данном пособии, дает возможность использовать его в соответствии с любыми учебными планами, при любой последовательности изучения тем курса общей химии, гибко варьируя тематические блоки. Особенностью пособия является то, что в него включены задания примени­тельно не к отдельному понятию или закону, а к комплексу знаний.

В каждом модуле приведен теоретический материал, примеры решения типо­вых задач и заданий, задачи и упражнения для самостоятельной работы, задания для промежуточного и итогового контроля, список рекомендуемой литературы. В пособие включены задания разной степени сложности, что дает возможность дифференцировать работу со студентами и разнообразить тематику заданий.

Применение данного пособия в учебном процессе в значительной степени облегчит освоение студентами теоретического курса, позволит развивать логическое мышление, различные интел­лектуальные умения, будет способствовать активизации познавательной активности обучающихся путем увеличения их самостоятельной работы, что отвечает требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.

Учебное пособие выполняет обучающую, самоорганизующую, контро­лирующую и прикладную функции. Оно может быть использовано студентами при изучении курса общей химии, для самостоятельной работы, подготовки к зачету и экзамену, а также для контроля и оценки знаний студентов преподавателем.


Глава 1. Основные понятия химии. Современная номенклатура неорганических веществ. Хими­ческие свойства и способы получения

неорганических соединений. Химические реакции
Основ­ные понятия общей химии

Химия – это область естествознания, наука о веществах, их составе, строении, свойствах и превращениях (рис.1).


Рис.1. Основ­ные понятия общей химии.
Атом – электронейтральная частица, состоящая из положитель­но заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Молекула – отдельная электронейтральная частица, которая образуется при возникновении ковалентных связей между атомами од­ного или нескольких элементов и определяет химические свойства ве­щества.

Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. Все элементы делят на металлы и не­металлы. К неметаллам относят 22 элемента: водород, бор, углерод, кремний, азот, фосфор, мышьяк, кислород, серу, селен, теллур, галогены и бла­городные газы, к металлам – все остальные элементы. Химические элементы могут иметь несколько форм существования: в виде свободных атомов, простых и сложных веществ, а также ионов и радикалов.

Вещество – форма материи, состоящая из частиц, которые имеют массу покоя, например, атомов, молекул, ионов (в отличие от частиц поля, не имеющих массы покоя).

Вещества, образованные атомами одного химического элемента, на­зывают простыми, а двух и более – сложными.

Один и тот же химический элемент может образовывать несколько простых веществ. Это явление называют аллотропией, а различные простые вещества, образованные одним элементом, – аллотропны­ми модификациями. Причиной аллотропии может быть как разное число атомов в моле­куле (например, модификации кислорода – кислород О2 и озон О3), так и разное строение кристаллических форм (например, модификации уг­лерода: алмаз – с тетраэдрической кристаллической решеткой, гра­фит – с плоскостной, карбин – с линейной).

Вещества могут иметь один и тот же качественный и количественный состав (т. е. одина­ковые молекулярные формулы), но разное строение, а, следовательно, разные свойства. Это явление на­зывают изомерией, а вещества – изомерами (например, роданид аммония NH4SCN и тиомочевина (NH2)2CS).

Радикалы – это атомы или группировки атомов, имеющие, по мень­шей мере, один неспаренный электрон (свободную валентность). Радикалы образуются, если молекулу разделить на атомы (или груп­пы атомов) так, чтобы каждый (или каждая) получил по электрону из общей электронной пары. Радикалы в целом электронейтральны, так как имеют одинаковое число электронов и протонов.

Ионы – частицы, у которых наблюдается дисбаланс между положительным зарядом ядра и числом электронов.

Отдавая электроны, атомы превращаются в положительные ионы – катионы: Na0 – 1е → Na+. Это ионы металлов Меn+, водорода Н+, аммония NН4+ и др.

Присоединяя электроны, атомы превращаются в отрицательные ионы – анионы: Cl0 +1е→ Cl-1. Это простые анионы не­металлов: Н- (гидрид-анион), S2- (сульфид-анион) и др.; сложные по составу анионы: ОН- (гидроксид-анион), SO42- (сульфат-анион), SO32- (сульфит-анион) и др.

Химические формулы – это способ отражения химического соста­ва вещества. Химическая формула обозначает одну молекулу вещества или один моль этого вещества. По химической формуле можно также определить качественный состав вещества, число атомов каждого эле­мента в 1 моль вещества и рассчитать его относительную молекуляр­ную и молярную массы. Виды химических формул:

  1. Простейшая (эмпирическая) формула показывает качественный состав и соотношения, в которых находятся частицы, образующие дан­ное вещество: атомы, ионы или группы атомов (например, простейшие формулы этена и пропена совпадают – СН2).

  2. Молекулярная (истинная) формула отражает качественный состав и число составляющих вещество частиц (например, С2Н4– этен и С3Н6 – пропен), но не показывает порядок связи час­тиц в веществе, т. е. его структуру.

  3. Структурная (графическая) формула отражает порядок соединения частиц, т. е. связи между ними (например, структурная формула молекулы оксида серы (VI): О – S=О).

Число природных и синтезированных веществ составляет более 20 млн. Каждое из них при данных условиях обладает определенной совокупностью физических и химических свойств.

Физические свойства веществ: агрегатное состояние (твердое (тв.), жидкое (ж.), газообразное (г.)), температура кипения, температура плавления, плотность (ρ), выраженная в г/см3, кг/дм3 и др., растворимость (например, выраженная в г/100г Н2О), цвет, запах, вкус и др.

Способность данного вещества при определен­ных условиях или при взаимодействии с другими веществами образовывать новые вещества называ­ется его химическими свойствами.

Химические реакции – превращения одних веществ в другие.

Химическое уравнение – это условная запись химической реакции с помощью химических знаков и формул в стехиометрических соотно­шениях. Коэффициенты в уравнении реакции – числа, которые показывают мольные соотношения участвующих в реакции веществ. Если в уравнении указывают тепловой эффект в расчете на 1 моль реагента или продукта, то такое уравнение реакции называют термохимическим.
Важнейшие классы неорганических соединений

и их номенклатура

Оксиды – это соединения двух элементов, один из которых кислород в степени окисления -2. По химическим свойствам оксиды подразделяют на несолеобразующие (СО, SiО, N2О, NО) и солеобразующие.

Несолеобразующие (безразличные, индифферентные) оксиды не образуют ни гидратов, ни солей. Солеобразующие оксиды подразделяются на основные, кислотные и амфотерные.

Основным оксидам (Na2O, СаО и др.) отвечают основания (NaOН, Са(ОН)2), кислотным (СО2, SO3 и др.) – кислоты (H2СO3, H2SO4).

Кислотные оксиды можно получить из кислот, отнимая от них воду, поэтому их называют также ангидридами кислот.

Амфотерным оксидам (BeO, ZnO, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, МnO2 и др.) отвечают гидраты, проявляющие кислотные и основные свойства.

Выделяют пероксиды (перекиси) металлов (Na2O2, ВаО2 и др.). Степень окисления кислорода в них -1, по своей природе это соли очень слабой кислоты – пероксида (перекиси) водорода Н2О2.

Основания – сложные вещества, состоящие из металла и одновалентных гидроксогрупп ОН, число которых равно валентности металла (гидроксид натрия NaOH, гидроксид меди (II) Сu(ОН)2 и др.). Основания классифицируют по их растворимости в воде, по кислотности и по их силе.

По растворимости основания делятся на растворимые (щелочи) и на нерастворимые.

По кислотности основания делятся на однокислотные (NaOН, NН4OН), двухкислотные (Сu(ОН)2 Fe(OH)2), трехкислотные (Al(OH)3, Fe(OH)3).

По силе основания делятся на сильные и слабые. К сильным относятся все щелочи, кроме гидроксида аммония.

Кислоты – сложные вещества, состоящие из водорода, способного замещаться металлом, и кислотного остатка, причем число атомов водорода равно валентности кислотного остатка (табл.1). Кислоты классифицируются по основности, по наличию кислорода в составе кислоты и по их силе.

Основностью кислоты называется число атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться на металл с образованием соли. Соляная НСl и азотная HNO3 кислоты – примеры одноосновных кислот, серная кислота H2SO4 – двухосновной, ортофосфорная кислота Н3РО4 – трехосновной.

По наличию кислорода в своем составе кислоты делятся на кислородсодержащие (HNO3 , H2SO4 и др.) и бескислородные ( НСl, H2S и др.).

Названия бескислородных кислот имеют окончание водородная: НСl – хлороводородная (соляная кислота), H2S – сероводородная, HCN – циановодородная (синильная кислота).

Названия кислородсодержащих кислот также образуются от названия соответствующего элемента с добавлением слова кислота: HNO3 – азотная, Н2CrO4 – хромовая кислота. Если элемент образует несколько кислот, то название кислоты, в которой он проявляет высшую валентность, оканчивается на -ная или -овая; если же валентность элемента ниже максимальной, то название кислоты оканчивается на -истая или -овистая (например, НNO3 – азотная кислота, HNO2 – азотистая, Н3AsO4 – мышьяковая, H3AsO3 – мышьяковистая). Кроме того, одному и тому же оксиду могут отвечать несколько кислот, различающихся между собой числом молекул воды: наиболее богатая водой форма имеет приставку орто-, а наименее богатая водой – приставку мета-. Так, кислота Н3РО4, в которой на одну молекулу фосфорного ангидрида Р2О5 приходится три молекулы воды, называется ортофосфорная Н3РО4, а кислота НРО3 – метафосфорная (в ней на одну молекулу Р2О5 приходится одна молекула воды).

По силе кислоты делятся на сильные и слабые. Сильные кислоты – азотная, серная и соляная, бромоводородная, иодоводородная, марганцовая, хлорная, хлорноватая и др. Слабые кислоты – сероводородная, циановодородная, фтороводородная, борная, угольная, фосфорная, азотистая, фосфористая, сернистая, хлористая, хлорноватистая и др.

Соли – продукты замещения водорода в кислоте на металл или гидроксогрупп в основании на кислотный остаток (табл.1). При полном замещении получаются средние (нормальные) соли (например, сульфат калия K2SO4). Кислая соль получается при неполном замещении водорода кислоты на металл (например, гидросульфат калия KНSO4). Основная соль получается при неполном замещении гидроксогрупп основания на кислотный остаток (например, гидроксохлорид кальция Ca(ОН)С1). Соли, образованные двумя металлами и одной кислотой, называются двойными солями (например, алюмокалиевые квасцы или сульфат калия-алюминия, KAl(SO4)2). Соли, образованные одним металлом и двумя кислотами – смешанные соли (например, фторид-хлорид свинца (II) PbFCl, хлорид-гипохлорит кальция Ca(ClO)Cl).

Одна и та же соль может называться по-разному, например, KNO3 называют калиевой селитрой, азотнокалиевой солью, азотнокислым калием, нитратом калия. Наиболее широко применяется международная номенклатура, в которой название соли отражает название металла и латинское название кислотного остатка, которое происходит от латинского названия элемента, образующего кислоту. Название соли бескислородной кислоты имеет окончание -ид. Соль кислородсодержащей кислоты в случае максимальной валентности кислотообразующего элемента имеет окончание -aт, а в случае более низкой его валентности окончание -ит. Для солей, образованных металлами с переменной валентностью, валентность металла указывают в скобках (FeSO4 сульфат железа (II), Fe2(SO4) сульфат железа (III)).

Название кислой соли имеет приставку гидро-, указывающую на наличие незамещенных атомов водорода; если таких незамещенных атомов два или больше, то их число обозначается греческими числительными ди-, три- и т.д. (Na2HPO4 – гидрофосфат натрия, NaH2PO4 – дигидрофосфатм натрия).

Основная соль имеет приставку гидроксо-, указывающую на наличие незамещенных гидроксильных групп (AlOHCl2 – хлорид гидроксоалюминия, Аl(ОН)2С1 – хлорид дигидроксоалюминия или основной хлорид алюминия).

Кислая соль может быть образована только кислотой, основность которой равна двум или больше, а основная соль – металлом, валентность которого равна двум или больше:

Са(ОН)2 + H2SO4 = 2Н2О + СаSO4 (средняя соль);

КОН + H2SO4 = Н2О + KHSO4 (кислая соль);

Mg(OH)2 + HC1 = Н2О + MgOHCl (основная соль).

Таблица 1

Формулы и названия кислот и солей

Название кислоты

Формула

Названия солей

Азотная

HNO3

Нитраты

Азотистая

HNO2

Нитриты

Кремниевая

H2SiО3

Силикаты

Марганцовая

HMnO4

Перманганаты

Метафосфорная

НРО3

Метафосфаты

Ортофосфорная

Н3РО4

Ортофосфаты (фосфаты)

Фосфористая

H3PO3

Фосфиты

Мышьяковая

H3AsO4

Арсенаты

Мышьяковистая

H3AsO3

Арсениты

Серная

H2SO4

Сульфаты

Сернистая

H2SO3

Сульфиты

Угольная

Н2СО3

Карбонаты

Хромовая

H2CrO4

Хроматы

Дихромовая

H2Cr2O7

Дихроматы

Бромоводородная

НВr

Бромиды

Иодоводородная

HI

Иодиды

Фтороводородная (плавиковая)

HF

Фториды

Циановодородная (синильная)

HCN

Цианиды

Хлороводородная (соляная)

HCl

Хлориды

Хлорная

HСlO4

Перхлораты

Хлорноватая

HСlO3

Хлораты

Хлористая

НClO2

Хлориты

Хлорноватистая

HClO

Гипохлориты
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

Похожие:

Учебное пособие мурманск 2010 удк 24. 1я73 ббк 54 (075. 8) iconУчебное пособие Кемерово 2010 удк 113/119(075) ббк 87я7 К56 Рецензенты
В. Н. Порхачев – кандидат философских наук, доцент Кемеровского государственного сельскохозяйственного института
Учебное пособие мурманск 2010 удк 24. 1я73 ббк 54 (075. 8) iconУчебное пособие для студентов всех специальностей Москва 2003 ббк 22. 17я7 удк 519. 22 (075. 8) 6Н1 к 60
Калинина В. Н., Соловьев В. И. Введение в многомерный статистический анализ: Учебное пособие / гуу. – М., 2003. – 92 с
Учебное пособие мурманск 2010 удк 24. 1я73 ббк 54 (075. 8) iconУчебное пособие Москва 2006 удк 341. 645: 347. 922(075) ббк 67. 412. 2 О 23

Учебное пособие мурманск 2010 удк 24. 1я73 ббк 54 (075. 8) iconУчебное пособие Оренбург, 2007 удк 811. 131. 1(075) ббк 81. 2Фр-923 а 23 Рецензенты
Данное учебное пособие предназначено для студентов, занимающихся изучением древних языков и античной культуры и имеет целью помочь...
Учебное пособие мурманск 2010 удк 24. 1я73 ббк 54 (075. 8) iconКонспект лекций москва 2004 удк 519. 713(075)+519. 76(075) ббк 22. 18я7 С32
Учебное пособие предназначено для студентов факультета Кибернетики, изучающих на пятом семестре математическую лингвистику и основы...
Учебное пособие мурманск 2010 удк 24. 1я73 ббк 54 (075. 8) iconУчебное пособие Краснодар 2010 удк 821 ббк 83. 3 (2)
Татаринова Л. Н. История зарубежной литературы конца XIX – начала XX века: Учебное пособие. Краснодар: zarlit, 2010
Учебное пособие мурманск 2010 удк 24. 1я73 ббк 54 (075. 8) iconУчебное пособие Омск Издательство Омгту 2009 удк 55 (075) ббк 26. 3я73 Б44 Рецензенты
Охватывает большие территории и многокилометровые толщи пород
Учебное пособие мурманск 2010 удк 24. 1я73 ббк 54 (075. 8) iconУчебное пособие для студентов физико-математического факультета Воронеж 2010 удк 512 (075. 8)

Учебное пособие мурманск 2010 удк 24. 1я73 ббк 54 (075. 8) iconУчебное пособие для студентов гумманитарных специальностей Павлодар удк 811. 124 (075. 8) Ббк 81. 2 Латиня 75 И87
Г. Х демисинова кандидат филологических наук, доцент, зав кафедрой теории и практики перевода пгу
Учебное пособие мурманск 2010 удк 24. 1я73 ббк 54 (075. 8) iconКнига 6 учебное пособие Вторая редакция 2010 г. Удк 24+221+141. 112 Ббк 86. 2+86. 33
Охватывает ошеломляющий восторг9
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org