Слайд 1Курс
Общая и неорганическая химия
Преподаватель
К.х.н. Зябликова Екатерина Сергеевна
Слайд 3ВВЕДЕНИЕ
ЦЕЛИ КУРСА
создать основу для дальнейшего изучения химических дисциплин, сформировать элементарные
навыки работы в химической лаборатории
СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
основные понятия и законы химии;
теория строения атома и образования химических связей в молекулах;
классы неорганических соединений;
общие закономерности протекания химических реакций, в том числе элементы химической термодинамики и химической кинетики;
основы теории растворов электролитов и неэлектролитов, закономерности окислительно-восстановительных и электрохимических процессов
типовые расчетные задачи
элементарные лабораторные навыки
Слайд 4План лекции:
История химии. Роль отечественных и зарубежных ученых в развитии химии.
Предмет
и задачи химии.
Основные законы и понятия химии
Значение неорганической химии в подготовке будущего фармацевта.
Химия и охрана окружающей среды.
Слайд 5Происхождение термина “химия”
Есть несколько версий:
от
египетского слова "Хем" - арабского названия этой страны - "египетская наука".
из греческого χυμος ("хюмос"), которое можно перевести как "сок растения".
от другого греческого слова - χυμα ("хюма"), означающего "литье", "сплав - это искусство литья выплавки металлов, то есть металлургии.
Слайд 6Периодизация истории химии
Выделялют 2 основных
основных периода:
а) эмпирический (с древности до XVIIIв);
процесс познания через эксперимент.
б) теоретический. (XVIII – по н.в.)
В XVIII столетии все большее внимание ученые стали уделять осмыслению полученных опытных данных, попыткам объяснить их при помощи единой умозрительной концепции.
Слайд 7Основные периоды в истории химии
1. Период алхимии - с древности до
XVI в. нашей эры. (создание основ рациональной фармации, обучение правилам приготовления целебных препаратов, а также составление списка лекарств).
2. Период зарождения научной химии (XVI - XVIII век).
3. Период открытия основных законов химии - конец XVIII - первая половина XIX века
4. Современный период с 60-х годов XIX века до наших дней.
Разработаны периодическая классификация элементов, теория химического строения и стереохимия, теория электролитической диссоциации Аррениуса и т.д.
Слайд 8 Античная атомистика V-IV в до н.э.
Основателями первой древнегреческой
атомистической теориеи считают Левкиппа и Демокрита. В системе Демокрита атом (ατομοζ) являлся мельчайшей однородной и неделимой частицей мироздания.
Демокрит.
Левкипп
Слайд 9АЛХИМИЯ ЗАПАДНОЙ ЕВРОПЫ XVI в
Оборудование алхимической лаборатории. Рисунки из книги
А. Либавия «Алхимия». Франкфурт. 1606 г.
Алхимическая лаборатория. Из книги: «Amphitheatrum Sapientiae Aeternae» by Heinrich Khunrath, 1595
Роберт Бойль
Он положили начало рождению новой химической науки, отдельной от медицины.
Систематизируя многочисленные цветные реакции и реакции осаждения, Бойль положил начало аналитической химии. Он же стал автором одного из первых законов рождающейся физико-химической науки.
Благодаря исследованиям великого английского ученого Роберта Бойля в XVII вв. химия сформировалась как самостоятельная наука.
Слайд 11 К концу XVIII в. в химии был накоплен большой объем
экспериментальных данных, которые необходимо было систематизировать в рамках единой теории. Создателем такой теории стал французский химик Антуан-Лоран Лавуазье.
Он открыл закон сохранения веществ.
Лавуазье был автором первой
классификации химических веществ
Лабораторное оборудование, которое использовал А.Л. Лавуазье
в восьмидесятых годах XVIII столетия.
Период открытия основных законов химии (с 90-х г. XVIII в. до середины XIX в.)
Слайд 12Период научной химии XIX—XX вв
За открытым Лавуазье законом сохранения массы последовал
целый ряд новых количественных закономерностей — стехиометрические законы:
Закон эквивалентов (И. В. Рихтер, 1791—1798)
Закон постоянства состава (Ж. Л. Пруст, 1799—1806)
Закон кратных отношений (Дж. Дальтон, 1803)
Закон объёмных отношений, или закон соединения газов (Ж. Л. Гей-Люссак, 1808)
Закон Авогадро (А. Авогадро, 1811)
Закон удельных теплоёмкостей (П. Л. Дюлонг и А. Т. Пти, 1819)
Законы электролиза (М. Фарадей, 1830-е гг.)
Закон постоянства количества теплоты (Г. Гесс, 1840)
Слайд 13 М. В. ЛОМОНОСОВ - ОСНОВОПОЛОЖНИК
НАУЧНОЙ ХИМИИ В РОССИИ
М.В. Ломоносов - создатель школы российских химиков.
Ему принадлежит идея разделения химии на теоретическую (“физическая химия”) и практическую части (“техническая химия”).
Самыми выдающимися заслугами М.В. Ломоносова в области химии являются создание основ атомно-молекулярного учения и открытие закона сохранения массы вещества.
Также им был разработан, создан и внедрен в методику лабораторных исследований целый ряд приборов: вискозиметр, прибор для фильтрования под вакуумом, прибор для определения твердости, газовый барометр, пирометр и другие.
Слайд 14Й. Я. БЕРЦЕЛИУС вычислил относительные атомные массы всех известных к
тому времени элементов (45).
Берцелиус ввел в употребление буквенные символы для обозначения элементов (1818 - 1819 гг.).
Йенс Якоб Берцелиус.
Слайд 15 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ТЕОРИЯ АВОГАДРО
В 1814 г.
итальянский физик и химик А. Авогадро сформулировал закон, который носит его имя:
закон Афогадро
Центральным местом в теории А. Авогадро было разъяснение различий между понятиями атом и молекула.
А. Авогадро впервые показал, что газообразные простые вещества состоят из двухатомных молекул.
Слайд 16 МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЪЕЗД ХИМИКОВ В КАРЛСРУЭ.
РЕФОРМА АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЙ ТЕОРИИ
В середине XIX в. у различных школ и групп ученых не было единых критериев определения связанных с химической номенклатурой, обозначениями и атомной массой.
В 1860 г первая международная конференция, посвященная химии (конгрессе в Карлсруэ).
Среди участников российской делегации были Н.Н. Зинин и Д.И. Менделеев.
Результатом съезда химиков в Карлсруэ стало утверждение атомного-мголекулярного учения, были определены понятия атомного веса, а также молекулы и атома.
Слайд 17 На рубеже XVIII - XIX вв. в
России существовал по сути лишь единственный Московский университет. В последующие годы были открыты университеты в Казани (1804 г.), Харькове (1805 г.) и Санкт-Петербурге (1819 г.).
Петербургская Академия наук на рубеже XVIII – XIX вв.
Слайд 18 КАЗАНСКАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ШКОЛА
Н.Н. Зинин – химик-органик.
Открыл метод
получения ароматических аминов (реакция Зинина). Впервые синтезировал этим методом анилин (1842).
Эта работа заложила научную основу для развития промышленного производства синтетических красителей, новых фармацевтических препаратов, душистых веществ и др.
Николай Николаевич Зинин.
Слайд 19Герман Иванович Гесс
Герман Иванович Гесс занимался разработаткой русской химической номенклатуры.
Которая
затем была дополнена Д.И. Менделеевым и во многом сохранилась до наших дней.
Слайд 20Дмитрий Иванович Менделеев
Менделеев оставил свыше 500 печатных трудов, среди которых классические
«Основы химии» — первое стройное изложение неорганической химии.
Открытый в 1869 Периодический закон химических элементов — получил всеобщее признание, позволил ученым предвидеть новые открытия и систематизировать накапливающийся экспериментальный материал.
Слайд 21Итак , какие же основные понятия и законы химии мы имеем
на сегодняшний день благодаря замечательным русским и зарубежным ученым
Слайд 22Основные понятия и
законы химии.
Слайд 23
Химия – это наука о составе, строении, свойствах и превращениях веществ.
Вещество
– один из видов материи, который характеризуется массой покоя.
Вещество состоит из частиц, например, атомов, молекул, ионов.
Слайд 24Задачи химии.
Изучение веществ, их физических и химических свойств
Изучение превращений веществ и
процессов, сопровождающих эти превращения
Превращения веществ, сопровождающиеся изменением состава, называются химическими реакциями.
Слайд 25Основные понятия химии
Атом – наименьшая частичка химического элемента, являющийся носителем
его свойств (предел химической делимости материи).
Атом – это электронейтральная частица, состоящего из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.
Слайд 26Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.
Объектом изучения
в химии являются химические элементы и их соединения
Основные понятия химии
Слайд 27Основные понятия химии
Элементы принято обозначать первой или первой и одной из
последующих букв латинских названий элементов.
Слайд 28Химический знак (символ)
– обозначает название элемента, один его атом,
один моль атомов этого элемента.
По символу химического элемента можно определить его атомный номер и относительную атомную массу.
Слайд 29Основные понятия химии
Химические элементы существуют в виде
простых веществ, состоящих из
атомов одного химического элемента
сложных веществ (химических соединений), состоящих из атомов разных элементов.
Слайд 30Примеры простых и сложных веществ:
Н2 - простое вещество водород
NH3 – сложное
вещество аммиак, соединение азота и водорода.
СH4 – сложное вещество, соединение углерода и водорода.
Н2О - сложное вещество вода, соединение водорода и кислорода
Слайд 31 Аллотропия – способность химического элемента образовывать несколько простых веществ, называемых аллотропными
модификациями
Основные понятия химии
Слайд 32
Аллотропные модификации углерода (С): алмаз, графит, фуллерен, графен, нанотрубки
Основные
понятия химии
Слайд 33Аллотропия
Аллотропные модификации фосфора Р:
белый (желтый), красный и черный
Слайд 34Основные понятия химии
Молекула – это электронейтральная частица, образующаяся при возникновении ковалентных
связей между атомами одного или нескольких элементов, которая определяет химические свойства вещества.
NH3
Слайд 35Химическая формула -
это условная запись качественного и количественного состава вещества при помощи
химических знаков и индексов.
Индекс - это цифра в химической формуле, которая ставится внизу после химического знака и обозначает число атомов данного вида.
Слайд 36 Широко используются несколько видов химических формул:
Простейшая (эмпирическая) формула показывает качественный состав
и соотношения, в которых находятся частицы, образующие данное вещество.
Молекулярная (истинная) формула показывает качественный состав и число составляющих вещество частиц, но не показывает порядок связей частиц в веществе, т. е. его структуру.
Графическая формула отражает порядок соединения атомов, т. е. связи между ними.
Основные понятия химии
Слайд 37Что обозначают записи?
H2- это одна молекула водорода, в её состав
входят два атома водорода.
5O2 - это пять молекул кислорода, в состав одной молекулы входят два атома кислорода.
6Fe - это шесть атомов железа.
3H2SO4 - это три молекулы серной кислоты, в состав одной молекулы серной кислоты входят два атома водорода, один атом серы, четыре атома кислорода.
Слайд 38Масса атомов, молекул и ионов очень мала, 10-24 – 10-23 г
Например,
масса атома водорода
m(H) = 1,67·10-24 г или 1,67·10-27 кг,
масса атома урана (самого тяжелого элемента)
m(U) = 3,95·10-25 кг
Атомная масса элемента
Слайд 39Атомная единица массы (а.е.м.) - внесистемная единица массы.
Атомная единица массы –
это единица массы, равная 1/12 массы атома изотопа углерода 12С
m(С) = 1,99·10-26 кг
1/12 m(C) = 1/12 x 1,99·10-26 кг = 1,66·10-27 кг = 1,66·10-24 г
1 а.е.м. = 1,66·10-27 кг = 1,66·10-24 г
1 а.е.м. ≈ массе протона или нейтрона
Слайд 40Относительная атомная масса элемента Ar
Относительная атомная масса элемента показывает во
сколько раз масса его атома больше 1/12 массы атома углерода.
Например:
Аr(S) = 32, т.е. атом серы в 32 раза тяжелее 1/12 массы атома углерода.
Слайд 41 Атомные массы элементов приведены в периодической системе элементов.
Слайд 42Найдите в ПСХЭ Д.И. Менделеева Относительную атомную массу элемента Ar
Водорода
Натрия
Алюминия
Кислорода
Серы
Хлора
Слайд 43Масса молекулы
Относительная молекулярная масса Мr (молекулярная масса)
Мr равна сумме относительных атомных
масс всех атомов, образующих молекулу вещества.
Например:
Мr(О2) = 2Ar(О) = 2•16 = 32;
Mr(NO2) = Ar(N)+2Ar(O) = 14+2•16 = 46;
Мr (Н2О) = 2·1,01 + 16 = 18,01
Слайд 44Количество вещества
В Международной системе СИ за единицу количества вещества принят моль.
МОЛЬ - это количество вещества (n), которое содержит 6,02.1023 структурных единиц (атомов, молекул, ионов) данного вещества (6,02·1023 частиц, число Авогадро NA )
1 моль атомов Н, 1 моль молекул Н2
Слайд 45
В задачах :
Р2O5 + 3H2O = 2H3РO4
1 моль 3 моль
2 моль
Слайд 46Основные понятия химии
Постоянная Авогадро ( ) – число атомов
или молекул (или других структурных единиц), содержащихся в одном моле вещества
При решении химических задач нужно знать, сколько структурных частиц (N) вещества содержится в определённом количестве вещества.
N = NA · n
Слайд 47Моль – единица количества вещества
Основные понятия химии
Слайд 48Молярная масса (М)
– масса 1 моля вещества в граммах
[М] = [г/моль]
Молярная
масса численно равна относительной молекулярной массе
М = Мr
Мr (Н2О) = 18,0152 а.е.м.
М(Н2О) = 18,0152 г/моль
Молярная масса равна произведению массы m0 одной молекулы данного вещества на постоянную Авогадро
М = NA · m0
mв-ва = n · M
Слайд 49Рассчитайте относительную молекулярную массу для следующих соединений:
CaO, CO2, Н2SO4
56
г/моль 44 г/моль 98 г/моль
Слайд 50Основные законы химии
Закон сохранения массы.
Масса веществ, вступивших в
реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции.
Слайд 51S2 + 2O2 = 2SO2
число атомов до и после реакции не
изменяется
Основные законы химии
Слайд 52Основные законы химии
Закон объемных отношений
Объемы газов, вступающих в химическую реакцию, и
объемы газов, образующихся в результате реакции, относятся между собой как небольшие целые числа.
Слайд 53Основные законы химии
Закон объемных отношений
Следствие.
Стехиометрические коэффициенты в уравнениях химических реакций
для газообразных веществ показывают, в каких объемных отношениях реагируют или получаются газообразные вещества.
2CO + O2 = 2CO2
2 объема CO реагируют с 1 объемом O2 и получается 2 объема CO2
Слайд 54
Закон постоянства состава вещества.
Сформулирован Ж.-Л. Прустом в 1799 г..
Всякое чистое вещество
независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.
Однако уже в начале XIX в. К. Бертолле показал, что элементы могут соединятся друг с другом в разных соотношениях в зависимости от массы реагирующих веществ.
Основные законы химии
Слайд 55
Современная формулировка закона постоянства состава вещества таков:
Состав
соединений молекулярной структуры является постоянным независимо от способа их получения.
Состав соединений немолекулярной структуры (с атомной, ионной или металлической кристаллической решеткой) не является постоянным и зависит от способа их получения.
Основные законы химии
Слайд 56
Соединения постоянного состава - дальтониды (в память английского химика и физика
Дальтона).
Состав выражается простыми формулами с целочисленными стехиометрическими индексами, например:
Н2О, НCl, ССl4, СO2
Соединения переменного состава - бертоллиды (в память французского химика Бертолле).
Состав бертоллидов изменяется и не отвечает стехиометрическим отношениям, например
FeSx, где 1,02 < x < 1,10
Основные законы химии
Слайд 57Закон постоянства состава вещества
Так, СО2 можно получить по любой из следующих
реакций:
С + О2 = СО2
2СО + О2 = 2СО2
СаСО3 = СО2 + СаО
В химически чистом СО2 всегда содержится 27,29% С и 72,71% О.
Слайд 58Основные законы химии
Закон Авогадро.
В равных объемах различных газов при одинаковых
условиях (температура, давление и т.д.) содержится одинаковое число молекул
Слайд 59Закон Авогадро.
Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает один и
тот же объем.
Слайд 60Следствия из закона Авогадро :
1. Молярный объем газа VM –
объем
1 моля газа при нормальных условиях (н.у.)
VM = 22,4 л/моль (дм3/моль)
н.у.: Т = 0 °С ; р = 760 мм
Vгаза= n · Vm
Слайд 61
Массы двух разных газов, занимающих одинаковый объем при одинаковых условиях, относятся
между собой как их молярные массы.
D – относительная плотность одного газа по другому.
Основные законы химии
Слайд 63Примеры задач:
1.Какое количество вещества ( моль) содержит 12,04·10²³ атомов натрия?
2.Какова масса
2 моль азота?
3.Какой объем занимают 1,5 моль кислорода?
4.Какова масса 3 литров гелия?
n = N/ Na = 12, 04 ·10²³ / 6,02 · 10²³ = 2 моль
m = n · M(N₂) = 2 моль · 28 г/ моль = 56 г.
V= n · Vm = 1,5 моль · 22,4 л/моль = 33,6 л.
m= n· M = V/Vm · M(He)= 3л/22,4л/моль · 4г/моль = 0,54 г.
Слайд 64Роль химии
Роль химии в жизни современного общества очень велика. Она проникла
во все сферы деятельности человека.
Фундаментальные законы химии применяются в науке, технике и медицине, а также во всех отраслях промышленности. В их числе металлургия, целлюлозно-бумажная, строительная, нефтеперерабатывающая.
Химическая промышленность развивается в настоящее время гораздо быстрее, чем любая другая, и в наибольшей степени определяет научно-технический прогресс.
Слайд 66Проблемы экологии
Загрязнение
воды
Загрязнение
воздуха
Хозяйственная деятельность человека оказывает значительное, а часто катастрофическое
воздействие на окружающую среду
Слайд 67 1. Загрязнение атмосферы
Естественное
газы ,выделяющиеся в результате горения лесов, извержения
вулканов, биохимических реакций
атмосферная пыль, которая образуется при выветривании горных пород, эрозии почв, лесных и торфяных пожарах.
Искусственное
1) твердые частицы (резиновая автомобильная пыль)
2) газообразные вещества (углекислый газ)
3) Свинец и другие тяжелые металлы
4) Радиоактивные вещества
Слайд 682. Основные источники загрязнения воды
Слайд 70Истинное положение дел
Природную среду загрязняют разные отрасли хозяйства, помимо химической промышленности:
Слайд 71Выводы :
Опасна не сама ХИМИЯ, а пренебрежение её законами или их
неумелое использование
Без ХИМИИ (в широком смысле этого слова) невозможно существование современного мира
Современный человек должен быть образованным в химическом отношении.
Слайд 72Значение общей и неорганической химии
В подготовке провизоров общая и неорганическая
химия являются теоретической базой для изучения химических и прикладных дисциплин, в частности биохимии, фармацевтической химии, технологии лекарств, физико-химических методов анализа и др.
Слайд 73Рассчитайте молярную массу:
1 моль
Fe2(SO3)3
2 моль Al(OH)3
3 моль CaO
Примеры заданий:
Слайд 75Список используемой литературы
О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов, Е.Е. Остроумова, С.А. Сладков. Химия
для профессий и специальностей естественнонаучного профиля. Учебник. 3-е издание. М:. издательский центр «Академия», 2014г.
Бабков Александр Васильевич. Общая и неорганическая химия: учебник / А. В. Бабков, Т. И. Барабанова, В. А. Попков. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2013. - 384 с. : ил.