Як з'ясувати якісний і кількісний склад речовини. Якісний і кількісний склад органічних речовин. Найпростіша і молекулярна формули Описати якісний і кількісний склад речовин ch4

Розглянемо якісний і кількісний склад речовин. Визначимо його особливості для з'єднань органічного та неорганічного походження.

Що показує якісний склад речовини

Він демонструє види атомів, які є в аналізованої молекулі. Наприклад, вода утворена воднем і киснем.

Молекула включає в себе атоми натрію і кисню. У сірчаної кислоти містяться водень, кисень, сірка.

Що показує склад кількісний

Він демонструє кількісний вміст кожного елемента всередині складного речовини.

Наприклад, у воді знаходиться два атоми водню і один кисню. Сірчана кислотаскладається з двох відрядив, одного атома сірки, чотирьох кислородов.

У складі три атома водню, один фосфор, чотири атома кисню.

Якісний і кількісний склад речовин є і у органічних речовин. Наприклад, метан містить один вуглець і чотири водню.

Способи визначення складу речовини

Якісний і кількісний склад речовин можна визначити хімічним шляхом. Наприклад, при розкладанні молекули складної сполуки утворюється кілька молекул з більш простим складом. Так, при нагріванні карбонату кальцію, що складається з кальцію, вуглецю, чотирьох атомів кисню, можна отримати два і вуглецю.

І що утворюються в хід хімічного розкладання сполуки можуть мати різний якісний і кількісний склад речовин.

прості і складні з'єднанняможуть бути молекулярного, а також немолекулярного складу.

Перша група знаходиться в різних агрегатних станах. Наприклад, цукор є твердою речовиною, вода - рідка, кисень - газ.

З'єднання немолекулярного будови при стандартних умовах перебувають в твердому вигляді. До них відносяться солі. В процесі нагрівання вони плавляться, переходять з твердого виду в рідкий стан.

Приклади визначення складу

«Опишіть якісний і кількісний склад наступних речовин: оксиду сірки (4), оксиду сірки (6)». Таке завдання є типовим в шкільному курсі неорганічної хімії. Для того щоб впоратися з ним, спочатку потрібно скласти формули запропонованих сполук, користуючись валентності або ступенями окислення.

В обох запропонованих оксидах присутні одні й ті ж хімічні елементи, отже, їх якісний склад однаковий. Вони включають в себе атоми сірки і кисню. А ось в кількісному співвідношенні результати будуть відрізнятися.

У першому з'єднанні міститься два атоми кисню, а в другому їх шість.

Виконаємо наступне завдання: «Опишіть якісний і кількісний склад речовин H2S».

Молекула сірководню складається з атома сірки і двох відрядив. Якісний і кількісний склад речовини H2S дозволяє передбачати його Хімічні властивості. Так як в складі присутній катіон водню, сірководень здатний виявляти окисні властивості. Наприклад, подібні характеристики проявляються у взаємодії з активним металом.

Інформація про якісний і кількісний склад речовини актуальна і для органічних сполук. Наприклад, знаючи кількісний вміст компонентів в молекулі вуглеводню, можна визначити його приналежність до певного класу речовин.

Така інформація дозволяє передбачати хімічні і фізичні характеристики аналізованого вуглеводню, виявляти його специфічні властивості.

Наприклад, знаючи, що в складі є чотири атома вуглецю і десять відрядив, можна зробити висновок про належність даної речовини до класу граничних (насичених) вуглеводнів, що мають загальну формулу СпН2п + 2. Для всіх представників даного гомологічного ряду характерні по радикальному механізму, А також окислення киснем повітря.

висновок

Будь-яке неорганічне і органічна речовина має певний кількісний і якісний склад. Інформація необхідна для встановлення фізичних та хімічних властивостей аналізованого неорганічної сполуки, а для органічних речовин склад дозволяє встановлювати приналежність до класу, виявляти характерні і специфічні хімічні властивості.

В ході уроку ви дізнаєтеся про якісні та кількісні складах органічних речовин, про те, що являє собою найпростіша, молекулярна, структурна формула.

Однією простій формулі можуть відповідати багато молекулярних формул.

Формула, яка показує порядок з'єднання атомів в молекулі, називається структурною формулою.

Гексен і циклогексан мають однакові молекулярні формули З 6 Н 12, але це два різних речовини з різними фізичними та хімічними властивостями. Див. Табл. 1.

Табл. 1. Відмінність властивостей гексена і циклогексану

Для характеристики органічної речовини необхідно знати не тільки склад молекули, але і порядок розташування атомів в молекулі - будова молекули.

Будова речовин відображають структурні (графічні) формули, в яких ковалентні зв'язкиміж атомами позначають рисками - валентними штрихами.

В органічних сполукахвуглець утворює чотири зв'язку, водень - одну, кисень - дві, а азот - три.

Валентність.Число ковалентних неполярних або полярних зв'язків, Які може утворювати елемент, називають валентністю

Зв'язок, яка утворена однією парою електронів, називається простий або одинарноїзв'язком.

Зв'язок, яка утворена двома парами електронів, називається подвійнийзв'язком, її позначають двома рисками, як знак «дорівнює». Три електронних пари утворюють потрійнузв'язок, яку позначають трьома рисками. Див. Табл. 2.

Табл. 2. Приклади органічних речовин з різними зв'язками

На практиці зазвичай застосовують скорочені структурні формули, В яких не позначені зв'язку вуглецю, кисню та інших атомів з воднем:

Мал. 1. Об'ємна модель молекули етанолу

структурні формулипередають порядок, в якому атоми з'єднані один з одним, але не передають розташування атомів в просторі. Структурні формули - це двовимірний малюнок, а молекули тривимірні, тобто об'ємні, це показано на прикладі етанолу на рис. 1.

На уроці висвітлювався питання про якісні та кількісні складах органічних речовин, про те, що являє собою найпростіша, молекулярна, структурна формула.

Список літератури

1. Рудзитис Г.Є. Хімія. основи загальної хімії. 10 клас: підручник для загальноосвітніх установ: базовий рівень/ Г. Є. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - 14-е видання. - М .: Просвещение, 2012.

2. Хімія. 10 клас. профільний рівень: Навч. для загальноосвіт. установ / В.В. Єрьомін, Н.Є. Кузьменко, В.В. Лунін та ін. - М .: Дрофа, 2008. - 463 с.

3. Хімія. 11 клас. Профільний рівень: навч. для загальноосвіт. установ / В.В. Єрьомін, Н.Є. Кузьменко, В.В. Лунін та ін. - М .: Дрофа, 2010. - 462 с.

4. Хомченко Г.П., Хомченко І.Г. Збірник завдань з хімії для вступників до вузів. - 4-е изд. - М .: РІА « Нова хвиля»: Видавець Умеренков, 2012. - 278 с.

Домашнє завдання

1. №№ 6-7 (с.11) Рудзитис Г.Є. Хімія. Основи загальної хімії. 10 клас: підручник для загальноосвітніх установ: базовий рівень / Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - 14-е видання. -М .: Просвещение, 2012.

2. Чому органічні речовини, склад яких відображається однією і тією ж молекулярної формулою, мають різні і хімічні і фізичні властивості?

3. Що показує найпростіша формула?

Масові частки зазвичай виражають у відсотках:

ω% (О) = 100% - ω% (Н) = 100% - 11,1% = 88,9%.

Питання для контролю

1. Які частки зазвичай утворюються в результаті з'єднання атомів?

2. Чим можна висловити складу будь-якої молекули?

3. Що називається індексами в хімічних формулах?

4. Що показують хімічні формули?

5. Як формулюється закон сталості складу?

6. Що таке молекула?

7. Чому дорівнює маса молекули?

8. Що таке відносна молекулярна маса?

9. чому дорівнює масова часткаданого елемента в даній речовині?

1. Опишіть якісний і кількісний склад молекул следую-

щих речовин: метан СН4, сода Na2 CO3, глюкоза С6 Н12 ПРО6, хлор Сl2, сульфат алюмінію Al2 (SO4) 3.

2. Молекула фосгену складається з одного атома вуглецю, одного атома кисню і двох атомів хлору. Молекула сечовини складається з одного атома вуглецю, одного атома кисню і двох атомних груп NH 2. Напишіть формули фосгену і сечовини.

3. Підрахуйте загальне числоатомів в наступних молекулах: (NH 4) 3 PO4, Ca (H2 PO4) 2, 2 SO4.

4. Розрахуйте відносні молекулярні маси речовин, які вказані у вправі 1.

5. Чому рівні масові частки елементів в наступних речовинах: NH 3, N2 O, NO2, NaNO3, KNO3, NH4 NO3? В якому з цих речовин масова частка азоту найбільша і в якому - найменша?

§ 1.5. Прості і складні речовини. Аллотропия.

Хімічні сполуки і суміші

Всі речовини діляться на прості і складні.

Прості речовини - це речовини, які складаються з атомів одного елемента.

У деяких простих речовинах атоми одного елемента

з'єднуються один з одним і утворюють молекули. такі прості речовинимають молекулярну будову . До них відно

сятся: водень Н 2, кисень О 2, азот N 2, фтор F 2, хлор Сl 2, бром Вr 2, йод I 2. Всі ці речовини складаються з двохатомних

молекул. (Зверніть увагу, що назви простих речовин

збігаються з назвами елементів!)

Інші прості речовини мають атомне будова, Т. Е. Складаються з атомів, між якими існують певні зв'язки (їх характер ми розглянемо в розділі «Хімічний зв'язок і будова речовини»). Прикладами таких простих речовин є все метали (залізо Fe, мідь Сu, натрій Na і т. Д.) І деякі неметали (вуглець С, кремній Si і ін.). Не тільки назви, але й формули цих простих речовин збігаються з символами елементів.

Існує також група простих речовин, які називаються благородними газами. До них відносяться: гелій Не,

неон Ne, аргон Аr, криптон Кr, ксенон Хе, радон Rn. Ці прості речовини складаються з хімічно не пов'язаних один з одним атомів.

Кожен елемент утворює як мінімум одне просте речовина. Деякі елементи можуть утворювати не одне,

а два або кілька простих речовин. Це явище називається аллотропией.

Аллотропия - це явище освіти кількох простих речовин одним елементом.

Різні прості речовини, які утворюються одним і тим же хімічним елементом, називаються алотропна

видозмінами (модифікаціями).

Алотропні модифікації можуть відрізнятися один від одного складом молекул.Наприклад, елемент кисень утворює

два простих речовини.Одне з них складається з двохатомних молекул О2 і має таку ж назву, як і елемент - кисень. Інша проста речовина складається з трьохатомних молекул О3 і має власну назву - озон:

Кисень О2 і озон О3 мають різні фізичні і хімічні властивості.

Алотропні модифікації можуть являти собою тверді речовини, які мають різну будову кріс-

талій. Прикладом є аллотропние модифікації вуглецю С - алмазі графіт.

Число відомих простих речовин (приблизно 400) значно більше, ніж число хімічних елементів, Так як багато елементів можуть утворювати дві або кілька аллотропних модифікацій.

Складні речовини - це речовини, які складаються з атомів різних елементів.

приклади складних речовин: HCI, H 2 O, NaCl, CO 2,

H2 SO4, Cu (NO3) 2, C6 H12 O6 і т. Д.

Складні речовини часто називають хімічними сполуками.В хімічних сполукахвластивості простих речовин, з яких утворюються ці сполуки, які не сохраня-

ються. Властивості складного речовини відрізняються від властивостей простих речовин, з яких воно утворюється.

наприклад, хлорид натрію NaClможе утворитися з простих речовин - металевого натрію Naі газоподібного хлору Cl 2. Фізичні та хімічні властивості NaCI відрізняються від властивостей Na і Сl 2.

В природі, як правило, зустрічаються не чисті речовини,

а суміші речовин. В практичної діяльностіми також

зазвичай використовуємо суміші речовин. Будь-яка суміш складається з

двох або більшого числа речовин, які називаються ком-

компонентами суміші.

Наприклад, повітря являє собою суміш декількох газоподібних речовин: кисню О 2 (21% за обсягом), азоту N 2 (78%), вуглекислого газуСО 2 і ін. Сумішей є рас

щедру речовин, сплави деяких металів і т. д. Суміші речовин бувають гомогенними (однорідними)і ге

терогеннимі (неоднорідними).

Гомогенні суміші - це суміші, в яких між компонентами немає поверхні розділу.

Гомогенними є суміші газів (зокрема, повітря), рідкі розчини (наприклад, розчин цукру у воді).

Гетерогенні суміші - це суміші, в яких компоненти поділяються поверхнею розділу.

До гетерогенним відносятьсясуміші твердих речовин (Пісок +

Порошок крейди), суміші нерозчинних одна в одній рідин (вода + масло), суміші рідин і нерозчинних в них твердих речовин (вода + крейда).

Рідкі розчини,які є найважливішими представниками гомогенних систем, ми будемо детально вивчати в нашому курсі.

Найважливіші відмінності сумішей від хімічних сполук:

1. У сумішах властивості окремих речовин (компонентів)

зберігаються.

2. Склад сумішей не є постійним.

Питання для контролю

1. На які два типи діляться всі речовини?

2. Що таке прості речовини?

3. Які прості речовини мають молекулярну будову (назви і формули)?

4. Які прості речовини мають атомну будову? Наведіть приклади.

5. Які прості речовини складаються з не пов'язаних один з одним атомів?

6. Що таке аллотропия?

7. Що називається алотропна видозмінами (модифікаціями)?

8. Чому число простих речовин більше числахімічних елементів?

9. Що таке складні речовини?

10. Чи зберігаються властивості простих речовин при утворенні з них складного речовини?

11. Що таке гомогенні суміші? Наведіть приклади.

12. Що таке гетерогенні суміші? Наведіть приклади.

13. Чим відрізняються суміші від хімічних сполук?

Завдання для самостійної роботи

1. Напишіть формули відомих вам: а) простих речовин (5 прикладів); б) складних речовин (5 прикладів).

2. Розділіть речовини, формули яких наведено нижче, на прості і складні: NH 3, Zn, Br2, HI, C2 H5 OH, К, СО, F2, C10 H22.

3. Елемент фосфор утворює три простих речовини, що відрізняються, зокрема, кольором: білий, червоний і чорний фосфор. Чим є ці прості речовини по відношенню один до одного?

§ 1.6. Валентність елементів. Графічні формули речовин

Розглянемо хімічні формули сполук деяких

Як видно з цих прикладів, атоми елементів хлору, кисню, азоту, вуглецюприєднують не будь-яке, а тільки певне число атомів водню (1, 2, 3, 4 атома відповідно).

Між атомами в хімічних сполуках існують хімічні зв'язки. Напишемо формули, в яких кожна хи-

мическая зв'язок позначається рискою:

Такі формули називаються графічними.

Графічні формули речовин - це формули, які показують порядок з'єднання атомів в молекулах і число зв'язків, які утворює кожен атом.

число хімічних зв'язків, Які утворює один атом даного елемента в даній молекулі, називається валентністю елемента.

Валентність зазвичай позначається римськими цифрами: I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII.

У всіх розглянутих молекулах кожен атом водню утворює одну зв'язок: отже, валентність водню дорівнює одиниці (I).

Атом хлору в молекулі HClутворює одну зв'язок, його валентність в цій молекулі дорівнює I. Атом кисню в молекулі H2 O утворює дві зв'язку, його валентність дорівнює II. валентність

азоту в NH3 дорівнює III, а валентність вуглецю в CH4 - IV. Деякі елементи мають постійну валентність.

Елементи з постійною валентністю - це елементи, які у всіх з'єднанняхвиявляють однакову валент-

Елементами з постійною валентністю I є: воденьН, фтор F , Лужні метали: літій Li, натрій Na,

калій К, рубідій Rb, цезій Cs.

атоми цих одновалентних елементівзавжди утворюють

тільки одну хімічну зв'язок.

Елементи з постійною валентністю II:

кисень О, магній Mg, кальцій Са, стронцій Sr, барій Ва, цинк Zn.

Елемент з постійною валентністю III - алюміній Al.

Більшість елементів мають змінну валентність.

Елементи зі змінною валентністю - це елементи, які в різних з'єднанняхможуть мати різні значення валентності *.

Отже, атоми цих елементів в різних з'єднаннях можуть утворювати різну кількість хімічних зв'язків (табл. 4).

* Фізичний сенс валентності, причини існування елементів з постійною і змінною валентністю ми розглянемо після вивчення теорії будови атомів.

Таблиця 4

Найбільш характерні значення валентності деяких елементів

елементи	найхарактерніші
	валентності
	II, III, IV, VI, VII

Для визначення валентності таких елементів в какомлибо даному з'єднанні можна використовувати правило ва-

лентності.

Згідно з цим правилом,в більшості бінарних сполук типу А m В n твір валентності елемента А (х) на число його атомів (т) дорівнює добутку валентності елементом

та В (у) на число його атомів (п):

х · т = у · п *.

Визначимо, наприклад, валентність фосфору в наступних сполуках:

х I	х "II
РН3	Р2 O5
валентність водню	валентність кисню
постійна і дорівнює I	постійна і дорівнює II
х · 1 = 1 · 3	х "· 2 = 2 · 5
х = 3	х "= 5
РН3	Р2 O5
Фосфор в РН3 є	Фосфор в Р2 ПРО5 є
тривалентним	пятивалентного
елементом	елементом

* Правило валентності не застосовується для бінарних сполук, в яких атоми одного елемента безпосередньо з'єднуються один з одним. Наприклад, правилом валентності не підкоряється пер-

оксид водарода Н2 О2, так як в його молекулі існує зв'язок між атомами кисню: Н-О-О-Н.

Використовуючи правило валентності, можна складати формулибінарних сполук, т. е. визначати індекси в цих формулах.

Складемо, наприклад, формулу сполуки алюмінію з киснем.Аl і Про мають постійні значення валентності, з-

відповідально III і II:

Найменше спільне кратне (НОК) чисел 3 і 2 дорівнює 6. Розділимо НОК на валентність Аl:

6: 3 = 2 і на валентність Про: 6: 2 = 3

Ці числа рівні індексам у символів відповідних

елементів у формулі сполуки:

Аl2 O3

Розглянемо ще два приклади.

Скласти формули сполук, які складаються з:

Зверніть увагу, щов більшості бінарних соеди-

нений атоми одного елемента безпосередньо один з одним не з'єднуються.

Напишемо графічні формули всіх з'єднань, які ми розглядали в цьому параграфі:

Порівняйте число рисок для кожного елемента з його валентністю, яка вказана в тексті параграфа.

Питання для контролю

1. Що таке валентність елемента?

2. Якими цифрами зазвичай позначається валентність?

3. Що таке елементи з постійною валентністю?

4. Які елементи мають постійну валентність?

5. Що таке елементи зі змінною валентністю? Вкажіть найбільш характерні значення валентності для хлору, сірки, вуглецю, фосфору, заліза.

6. Як формулюється правило валентності?

7. Як називаються формули, які показують порядок з'єднання атомів в молекулах і валентність кожного елемента?

Завдання для самостійної роботи

1. Визначте валентність елементів в наступних сполуках: AsH 3, СuО, N 2 O 3, CaBr 2, AlI 3, SF 6, K 2 S, SiO 2, Mg 3 N 2.

Складіть графічні формули цих речовин.

2. Визначте індексит і n в наступних формулах:

Hm Sen, Pm Cln, Pbm On, Om Fn, Fem Sn Напишіть графічні формули цих речовин.

3. Складіть молекулярні та графічні формули сполук хрому з киснем, в яких хром проявляє валентність II, III і VI.

4. Складіть формули сполук, які складаються з:

а) марганцю (II) і кисню; б) марганцю (IV) і кисню; в) марганцю (VI) і кисню; г) хлору (VII) і кисню; д) барію і кисню. Напишіть графічні формули цих речовин.

§ 1.7. Моль. молярна маса

Маса речовини виражається в кг, г або інших одиницях

Одиницею кількості речовини є моль.

Більшість речовин складається з молекул або атомів.

Моль - це кількість речовини, яка містить стільки молекул (атомів) цієї речовини, скільки атомів міститься в 12 г (0,012 кг) вуглецю С.

Визначимо число атомів С в 12 г вуглецю. Для цього розділимо 0,012 кг на абсолютну масуатома вуглецю m a (C) (див. § 1.3):

0,012 кг / 19,93 · 10-27 кг ≈ 6,02 · тисячі двадцять три.

З визначення поняття «моль» слід, що це число

дорівнює числу молекул (атомів) в одному молі будь-якої речовини. Воно називається числом Авогадро і позначається сим-

волом N A:

(Відзначимо, що число Авогадро - дуже велике число!)

Якщо речовина складається з молекул, то 1 моль - це 6,02 · 1 023 молекул цієї речовини.

Наприклад: 1 моль водню Н2 - це 6,02 · 1023 молекул Н2; 1 моль води Н2 О - це 6,02 · 1023 молекул Н2 О;

1 моль глюкози С6 Н12 ПРО6 - це 6,02 · тисячі двадцять три

молекул С6 Н12 ПРО6.

Якщо речовина складається з атомів, то 1 моль - це 6,02 · 1023 атомів цієї речовини.

Наприклад: 1 моль заліза Fe - це 6,02 · тисячу двадцять три атомів Fe;

1 моль сірки S - це 6,02 · 1023 атомів S. Отже:

1 моль будь-якої речовини містить авогадрова число частинок, з яких складається ця речовина, т. Е. Приблизно 6,02 · +1023 молекул або атомів.

Кількість речовини (т. Е. Число молей) позначається латинською літероюп (або грецькою буквою v). Будь-яке дане число молекул (атомів) позначається буквою N.

Кількість речовини n дорівнює відношенню даного числа молекул (атомів) N до числа молекул (атомів) в 1 молі NA.