Tokom lekcije naučićete o kvalitativnim i kvantitativnim sastavima. organska materija, o tome koja je najjednostavnija, molekularna, strukturna formula.

Jedna jednostavna formula može odgovarati mnogim molekularnim formulama.

Formula koja pokazuje redosled u kojem su atomi povezani u molekulu naziva se strukturna formula.

Heksen i cikloheksan imaju istu molekularnu formulu C 6 H 12, ali su to dvije različite supstance sa različitim fizičkim i hemijskim svojstvima. Vidi tabelu. jedan.

Tab. 1. Razlika između svojstava heksena i cikloheksana

Za karakterizaciju organske tvari potrebno je poznavati ne samo sastav molekule, već i raspored atoma u molekuli – strukturu molekule.

Strukturu tvari odražavaju strukturne (grafičke) formule u kojima su kovalentne veze između atoma označene crticama - valentnim potezima.

U organskim jedinjenjima ugljik formira četiri veze, vodik jednu, kisik dvije i dušik tri.

Valence. Broj kovalentnih nepolarnih odn polarne veze koji element može formirati naziva se valencija

Veza koju formira jedan par elektrona naziva se jednostavan ili pojedinačni veza.

Veza koju formiraju dva para elektrona naziva se duplo vezu, označava se sa dve crtice, kao znak "jednakost". Formiraju se tri elektronska para trostruko vezu, koja je označena sa tri crtice. Vidi tabelu. 2.

Tab. 2. Primjeri organskih spojeva s različitim vezama

U praksi se obično koristi skraćene strukturne formule, u kojem veze ugljika, kisika i drugih atoma s vodikom nisu naznačene:

Rice. 1. Volumetrijski model molekula etanola

Strukturne formule prenose redosled u kojem su atomi međusobno povezani, ali ne prenose raspored atoma u prostoru. Strukturne formule su dvodimenzionalni crtež, a molekuli su trodimenzionalni, tj. su obimne, to je prikazano na primjeru etanola na sl. jedan.

Lekcija je pokrivala pitanje kvalitativnog i kvantitativnog sastava organskih supstanci, o tome šta čini najjednostavniju, molekularnu, strukturnu formulu.

Bibliografija

1. Rudžitis G.E. hemija. Osnove opšta hemija. 10. razred: udžbenik za obrazovne institucije: osnovni nivo / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. izdanje. - M.: Obrazovanje, 2012.

2. Hemija. 10. razred. Nivo profila: udžbenik. za opšte obrazovanje institucije / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin i drugi - M.: Drofa, 2008. - 463 str.

3. Hemija. 11. razred. Nivo profila: udžbenik. za opšte obrazovanje institucije / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin i drugi - M.: Drofa, 2010. - 462 str.

4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Zbirka zadataka iz hemije za one koji upisuju fakultete. - 4. izd. - M.: RIA "Novi talas": Izdavač Umerenkov, 2012. - 278 str.

Zadaća

1. br. 6-7 (str. 11) Rudžitis G.E. hemija. Osnove opšte hemije. 10. razred: udžbenik za obrazovne ustanove: osnovni nivo / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. izdanje. -M.: Prosvjeta, 2012.

2. Zašto organske supstance čiji se sastav odražava istom molekulskom formulom imaju različita hemijska i fizička svojstva?

3. Šta pokazuje najjednostavnija formula?

Maseni udjeli se obično izražavaju u postocima:

ω% (O) = 100% - ω% (H) = 100% - 11,1% \u003d 88,9%.

Pitanja za kontrolu

1. Koje čestice obično nastaju kao rezultat kombinacije atoma?

2. Kakav je sastav bilo koje molekule?

3. Šta se nazivaju indeksi u hemijskim formulama?

4. Šta pokazuju hemijske formule?

5. Kako se formuliše zakon konstantnosti kompozicije?

6. Šta je molekul?

7. Kolika je masa molekula?

8. Šta je relativna molekulska težina?

9. Koliki je maseni udio ovog elementa u ovoj tvari?

1. Opišite kvalitativni i kvantitativni sastav molekula u nastavku

radne supstance: metan CH4, soda Na2 CO3, glukoza C6 ​​H12 O6, hlor Cl2, aluminijum sulfat Al2 (SO4) 3.

2. Molekul fosgena se sastoji od jednog atoma ugljika, jednog atoma kisika i dva atoma klora. Molekul uree sastoji se od jednog atoma ugljika, jednog atoma kisika i dvije atomske grupe NH. 2. Napišite formule za fosgen i ureu.

3. Izbrojite ukupan broj atoma u sljedećim molekulima: (NH 4 )3 PO4 , Ca(H2 PO4 )2 , 2 SO4 .

4. Izračunaj relativno molekulske težine supstance koje su navedene u vježbi 1.

5. Koliki su maseni udjeli elemenata u sljedećim supstancama: NH 3 , N2 O, NO2 , NaNO3 , KNO3 , NH4 NO3 ? U kojoj je od ovih tvari maseni udio dušika najveći, a u kojoj najmanji?

§ 1.5. Jednostavne i složene supstance. Alotropija.

Hemijska jedinjenja i smeše

Sve tvari se dijele na jednostavne i složene.

Jednostavne tvari su tvari koje se sastoje od atoma jednog elementa.

U nekim jednostavnim supstancama, atomi jednog elementa

povezuju se jedni s drugima i formiraju molekule. Takve jednostavne supstance jesu molekularna struktura. U odnosu na njih

su: vodonik H 2, kiseonik O 2, azot N 2, fluor F 2, hlor Cl 2, brom Br 2, jod I 2. Sve ove supstance se sastoje od dvoatomskih

molekule. (Imajte na umu da su nazivi jednostavnih supstanci

odgovaraju nazivima elemenata!)

Druge jednostavne supstance imaju atomska struktura , tj. sastoje se od atoma između kojih postoje određene veze (njihovu prirodu ćemo razmotriti u odeljku „Hemijska veza i struktura materije“). Primjeri takvih jednostavnih supstanci su svi metali (gvožđe Fe, bakar Cu, natrijum Na, itd.) i neki nemetali (ugljik C, silicijum Si, itd.). Ne samo imena, već i formule ovih jednostavnih supstanci poklapaju se sa simbolima elemenata.

Postoji i grupa jednostavnih supstanci tzv plemenitih gasova. To uključuje: helijum He,

neon Ne, argon Ar, kripton Kr, ksenon Xe, radon Rn. Ove jednostavne supstance jesu atoma koji nisu hemijski vezani jedni za druge.

Svaki element čini barem jednu jednostavnu supstancu. Neki elementi mogu formirati više od jednog,

već dvije ili više jednostavnih supstanci. Ovaj fenomen se naziva alotropija.

Alotropija je fenomen stvaranja nekoliko jednostavnih supstanci od strane jednog elementa.

Različite jednostavne supstance koje se formiraju od istog hemijskog elementa nazivaju se alotropnim

modifikacije (modifikacije).

Alotropske modifikacije se mogu razlikovati jedna od druge sastav molekula. Na primjer, formira se element kisik

dvije jednostavne stvari. Jedan od njih se sastoji od dvoatomskih molekula O2 i ima isto ime kao i element kisik. Još jedna jednostavna supstanca sastoji se od triatomskih molekula O3 i ima svoje ime - ozon:

Kiseonik O2 i ozon O3 imaju različita fizička i hemijska svojstva.

Alotropske modifikacije mogu biti čvrste tvari koje imaju različita struktura kristala

talus. Primjer su alotropske modifikacije ugljenik C - dijamant i grafit.

Broj poznatih jednostavnih supstanci (oko 400) mnogo je veći od broja hemijskih elemenata, jer mnogi elementi mogu formirati dve ili više alotropskih modifikacija.

Spojevi su tvari koje se sastoje od atoma različitih elemenata.

Primjeri složene supstance: HCI, H 2 O, NaCl, CO 2 ,

H2 SO4, Cu(NO3)2, C6 H12 O6 itd.

Jedinjenja se često nazivaju hemijska jedinjenja. IN hemijska jedinjenja svojstva jednostavnih supstanci od kojih se ta jedinjenja formiraju ne

yutsya. Svojstva složene tvari razlikuju se od svojstava jednostavnih tvari od kojih se formira.

Na primjer, natrijum hlorid NaCl mogu nastati od jednostavnih supstanci - metalni natrijum Na I gasni hlor Cl 2. Fizička i hemijska svojstva NaCl razlikuju se od Na i Cl 2 .

IN priroda, po pravilu, ne postoje čiste supstance,

već mješavine supstanci. U praksi i mi

obično koristimo mješavine supstanci. Svaka mješavina je

dvije ili više supstanci, koje se nazivaju kom-

komponente mešavine.

Na primer, vazduh je mešavina nekoliko gasovitih supstanci: kiseonik O2 (21% zapremine), azot N2 (78%), ugljen-dioksid SO 2 i dr. Smjese su

tvorevine mnogih supstanci, legure određenih metala itd. Smeše supstanci su homogena (homogena) i ge-

terogena (heterogena).

Homogene smjese su smjese u kojima nema međuprostora između komponenti.

Smjese plinova (posebno zraka), tekućih otopina (na primjer, otopina šećera u vodi) su homogene.

Heterogene smjese su smjese u kojima su komponente odvojene međuprostorom.

TO heterogeni sumešavine čvrstih materija(pijesak +

Kreda u prahu), mješavine tekućina nerastvorljivih jedna u drugoj (voda + ulje), mješavine tekućina i čvrstih tvari nerastvorljivih u njima (voda + kreda).

tečni rastvori, koji su najvažniji predstavnici homogenih sistema, detaljno ćemo proučiti u našem kursu.

Najvažnije razlike između mješavina i kemijskih spojeva:

1. U smjesama, svojstva pojedinih supstanci (komponenti)

su sačuvani.

2. Sastav smjese nije konstantan.

Pitanja za kontrolu

1. Koje su dvije vrste svih supstanci?

2. Šta su jednostavne supstance?

3. Koje jednostavne tvari imaju molekularnu strukturu (imena i formule)?

4. Koje jednostavne tvari imaju atomsku strukturu? Navedite primjere.

5. Koje jednostavne tvari se sastoje od atoma koji nisu međusobno povezani?

6. Šta je alotropija?

7. Šta se naziva alotropskim modifikacijama (modifikacijama)?

8. Zašto broj jednostavnih supstanci više broja hemijski elementi?

9. Šta su složene supstance?

10. Da li se svojstva jednostavnih supstanci zadržavaju kada se formiraju u složene tvari?

11. Šta su homogene mešavine? Navedite primjere.

12. Šta su heterogene mešavine? Navedite primjere.

13. Po čemu se mešavine razlikuju od hemijskih jedinjenja?

Zadaci za samostalan rad

1. Napišite formule koje su vam poznate: a) jednostavne supstance (5 primjera); b) složene supstance (5 primjera).

2. Podijelite supstance čije su formule date u nastavku na jednostavne i složene: NH 3 , Zn, Br2 , HI, C2 H5 OH, K, CO, F2 , C10 H22 .

3. Element fosfor tvori tri jednostavne tvari koje se razlikuju, posebno po boji: bijeli, crveni i crni fosfor. Šta su ove jednostavne supstance u međusobnom odnosu?

§ 1.6. Valencija elemenata. Grafičke formule supstanci

Razmotrimo hemijske formule jedinjenja nekih

Kao što se može vidjeti iz ovih primjera, atomi elemenata hlor, kiseonik, azot, ugljenik ne vezuju bilo koji, već samo određeni broj atoma vodika (1, 2, 3, 4 atoma, respektivno).

Između atoma u hemijskim jedinjenjima postoje hemijske veze. Napišimo formule u kojima svaki chi-

veza mikrofona je označena crticom:

Takve formule se nazivaju grafičkim.

Grafičke formule supstanci - to su formule koje pokazuju redosled povezivanja atoma u molekulima i broj veza koje svaki atom formira.

Broj hemijskih veza koje formira jedan atom datog elementa u datom molekulu naziva se valencija elementa.

Valentnost se obično označava rimskim brojevima: I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII.

U svim razmatranim molekulima svaki atom vodika formira jednu vezu: prema tome, valencija vodonika je jednaka jedan (I).

Atom hlora u molekulu HCl formira jednu vezu, njegova valencija u ovoj molekuli je I. Atom kiseonika u molekulu H2O formira dve veze, njegova valencija je II. Valence

dušik u NH3 je III, a valencija ugljika u CH4 je IV. Neki elementi imaju trajna valencija.

Elementi sa konstantnom valentnošću su elementi koji u svim vezama pokazuju istu valentnost

Elementi sa konstantnom valentnošću I su: vodonik H, fluor F , alkalni metali: litijum Li, natrijum Na,

kalijum K, rubidijum Rb, cezijum Cs.

Atomi ovih monovalentni elementi uvek u formi

samo jedna hemijska veza.

Elementi sa konstantnom valentnošću II:

kiseonik O, magnezijum Mg, kalcijum Ca, stroncijum Sr, barijum Ba, cink Zn.

Element sa konstantnom valentnošću III - aluminijum Al.

Većina elemenata ima varijabilna valencija.

Elementi s promjenjivom valencijom su elementi koji u različitim spojevima mogu imati različite vrijednosti valencije *.

Stoga se atomi ovih elemenata u različitim jedinjenjima mogu formirati drugačiji broj hemijske veze (tabela 4).

* Fizičko značenje valencije, razloge postojanja elemenata sa konstantnom i promjenljivom valencijom, razmotrit ćemo nakon proučavanja teorije strukture atoma.

Tabela 4

Najkarakterističnije vrijednosti valencije nekih elemenata

Elementi	Najkarakterističnije
	valencija
	II, III, IV, VI, VII

Da biste odredili valenciju takvih elemenata u bilo kojem jedinjenju, možete koristiti va-

lenjost.

Prema ovom pravilu, u većini binarnih jedinjenja tipa A m B n, proizvod valencije elementa A (x) na broj njegovih atoma (t) jednak je proizvodu valencije elementa

ta B (y) po broju njegovih atoma (n):

x t = y n * .

Odredimo, na primjer, valenciju fosfora u sljedećim spojevima:

x I	x" II
PH3	P2 O5
Valencija vodika	Valencija kiseonika
konstantan i jednak I	konstantan i jednak II
x 1 = 1 3	x" 2 = 2 5
x = 3	x" = 5
PH3	P2 O5
Fosfor u PH3 je	Fosfor u P2 O5 je
trovalentan	petovalentan
element	element

* Pravilo valencije se ne primjenjuje na binarna jedinjenja u kojima su atomi istog elementa direktno povezani jedan s drugim. Na primjer, pravilo valentnosti ne poštuje per-

vodonik oksid H2 O2, jer u njegovoj molekuli postoji veza između atoma kiseonika: H-O-O-H.

Koristeći pravilo valencije, može se formulisati binarni spojevi, tj. određuju indekse u ovim formulama.

Napišimo, na primjer, formulu spoja aluminijum sa kiseonikom. Al i O imaju konstantne vrijednosti valencije,

odgovorno III i II:

Najmanji zajednički višekratnik (LCM) brojeva 3 i 2 je 6. Podijelite LCM sa valentnošću Al:

6: 3 = 2 i za valenciju O: 6: 2 = 3

Ovi brojevi su jednaki indeksima odgovarajućih simbola

elementi u formuli jedinjenja:

Al2 O3

Pogledajmo još dva primjera.

Napišite formule za spojeve koji se sastoje od:

Zapiši to u većini binarnih jedinjenja

Atomi istog elementa se ne vezuju direktno jedni za druge.

Napišimo grafičke formule svih spojeva koje smo razmatrali u ovom odlomku:

Uporedite broj crtica za svaki element sa njegovom valentnošću, koja je naznačena u tekstu pasusa.

Pitanja za kontrolu

1. Koja je valencija elementa?

2. Koji brojevi obično označavaju valenciju?

3. Šta su elementi konstantne valentnosti?

4. Koji elementi imaju konstantnu valenciju?

5. Šta su elementi sa promenljivom valentnošću? Navedite najtipičnije vrijednosti valencije za klor, sumpor, ugljik, fosfor, željezo.

6. Kako je formulisano pravilo valencije?

7. Kako se zovu formule koje pokazuju red povezanosti atoma u molekulima i valencu svakog elementa?

Zadaci za samostalan rad

1. Odredite valentnost elemenata u sljedećim jedinjenjima: AsH 3 , SuO, N 2 O 3 , CaBr 2 , AlI 3 , SF 6 , K 2 S, SiO 2 , Mg 3 N 2 .

Napravite grafičke formule ovih supstanci.

2. Definirajte indekse m i n u sljedećim formulama:

Hm Sen , Pm Cln , Pbm On , Om Fn , Fem Sn Napišite grafičke formule za ove supstance.

3. Sastaviti molekularne i grafičke formule jedinjenja hroma sa kiseonikom, u kojima hrom pokazuje valenciju II, III i VI.

4. Napišite formule za spojeve koji se sastoje od:

a) mangan (II) i kiseonik; b) mangan (IV) i kiseonik; c) mangan (VI) i kiseonik; d) hlor (VII) i kiseonik; e) barijum i kiseonik. Napišite grafičke formule ovih supstanci.

§ 1.7. Moljac. Molarna masa

Masa supstance se izražava u kg, g ili drugim jedinicama

Jedinica za količinu supstance je mol.

Većina tvari se sastoji od molekula ili atoma.

Mol je količina tvari koja sadrži onoliko molekula (atoma) ove tvari koliko ima atoma u 12 g (0,012 kg) ugljika C.

Odredimo broj C atoma u 12 g ugljika. Da bismo to učinili, podijelimo 0,012 kg sa apsolutnom masom atoma ugljika m a (C) (vidi § 1.3):

0,012 kg / 19,93 10–27 kg ≈ 6,02 1023 .

Iz definicije pojma "krtica" proizlazi da je ovaj broj

jednak broju molekula (atoma) u jednom molu bilo koje supstance. Zove se Avogadro broj i označava se simbolom

vol N A :

(Imajte na umu da je Avogadrov broj veoma veliki broj!)

Ako se tvar sastoji od molekula, tada je 1 mol 6,02 1023 molekula ove tvari.

Na primjer: 1 mol vodonika H2 je 6,02 1023 molekula H2; 1 mol vode H2O je 6,02 1023 molekula H2O;

1 mol glukoze C6 H12 O6 je 6,02 1023

C6 H12 O6 molekule.

Ako se tvar sastoji od atoma, tada je 1 mol 6,02 1023 atoma ove tvari.

Na primjer: 1 mol željeza Fe je 6,02 1023 atoma Fe;

1 mol sumpora S je 6,02 1023 atoma S. Dakle:

1 mol bilo koje supstance sadrži Avogadian broj čestica koje čine ovu supstancu, odnosno približno 6,02 x 1023 molekula ili atoma.

Količina supstance (tj. broj molova) označava se latiničnim slovom p (ili grčkim slovom v). Bilo koji dati broj molekula (atoma) označen je slovom N.

Količina supstance n jednaka je omjeru datog broja molekula (atoma) N i broja molekula (atoma) u 1 molu NA.

Razmotrite kvalitativni i kvantitativni sastav supstanci. Odredimo njegove karakteristike za spojeve organskog i neorganskog porijekla.

Ono što pokazuje kvalitativni sastav supstance

Pokazuje vrste atoma koji se nalaze u analiziranom molekulu. Na primjer, voda se sastoji od vodonika i kisika.

Molekul uključuje atome natrija i kiseonika. Sumporna kiselina sadrži vodonik, kiseonik i sumpor.

Šta pokazuje sastav kvantitativnog

Pokazuje kvantitativni sadržaj svakog elementa unutar složene supstance.

Na primjer, voda sadrži dva atoma vodika i jedan kisik. Sumporna kiselina se sastoji od dva vodonika, jednog atoma sumpora i četiri kiseonika.

Sastoji se od tri atoma vodika, jednog fosfora i četiri atoma kiseonika.

Organske tvari također imaju kvalitativni i kvantitativni sastav tvari. Na primjer, metan sadrži jedan ugljik i četiri vodika.

Metode za određivanje sastava supstance

Kvalitativni i kvantitativni sastav supstanci može se odrediti hemijski. Na primjer, kada se molekul složenog spoja razgradi, nastaje nekoliko molekula jednostavnijeg sastava. Dakle, kada se zagreje kalcijum karbonat, koji se sastoji od kalcijuma, ugljenika, četiri atoma kiseonika, mogu se dobiti dva i ugljikova atoma.

A jedinjenja nastala u toku hemijskog razlaganja mogu imati različit kvalitativni i kvantitativni sastav supstanci.

Jednostavan i složene veze može biti molekularnog i nemolekularnog sastava.

Prva grupa je u različitim agregatna stanja. Na primjer, šećer je čvrsta supstanca, voda je tekućina, a kisik je plin.

Jedinjenja nemolekularne strukture u standardnim uslovima su u čvrstom obliku. To uključuje soli. U procesu zagrijavanja se tope, prelaze iz čvrstog u tekuće stanje.

Primjeri određivanja sastava

„Opišite kvalitativni i kvantitativni sastav sljedećih supstanci: sumporov oksid (4), sumporov oksid (6)“. Ovaj zadatak je tipičan za školski kurs. neorganska hemija. Da biste se nosili s tim, prvo morate formulirati predložena jedinjenja koristeći valencije ili oksidacijska stanja.

Oba predložena oksida sadrže isto hemijski elementi, dakle, njihov kvalitativni sastav je isti. Oni uključuju atome sumpora i kiseonika. Ali kvantitativno, rezultati će se razlikovati.

Prvo jedinjenje sadrži dva atoma kiseonika, dok drugo ima šest.

Završimo sljedeći zadatak: "Opišite kvalitativni i kvantitativni sastav H2S tvari."

Molekul vodonik sulfida sastoji se od atoma sumpora i dva vodonika. Kvalitativni i kvantitativni sastav supstance H2S omogućava predviđanje njenih hemijskih svojstava. Budući da sastav sadrži vodikov kation, sumporovodik može pokazati oksidirajuća svojstva. Na primjer, slične karakteristike se pojavljuju u interakciji s aktivnim metalom.

Informacije o kvalitativnom i kvantitativnom sastavu supstance su takođe relevantne za organska jedinjenja. Na primjer, znajući kvantitativni sadržaj komponenti u molekuli ugljikovodika, može se utvrditi pripada li određenoj klasi tvari.

Ove informacije omogućavaju predviđanje hemikalije i fizičke karakteristike analiziranog ugljovodonika, kako bi se otkrila njegova specifična svojstva.

Na primjer, znajući da se u sastavu nalaze četiri atoma ugljika i deset vodonika, možemo zaključiti da ova tvar pripada klasi zasićenih (zasićenih) ugljikovodika opće formule SpH2n + 2. Sve predstavnike ovog homolognog niza karakteriše radikalni mehanizam, kao i oksidacija atmosferskim kiseonikom.

Zaključak

Svaka neorganska i organska supstanca ima određeni kvantitativni i kvalitativni sastav. Podaci su neophodni za utvrđivanje fizičkog i hemijska svojstva analiziranog neorganskog jedinjenja, a za organske supstance, sastav omogućava da se utvrdi pripadnost klasi, da se identifikuju karakteristična i specifična hemijska svojstva.