Закономерности, происходящие в веществах, процессы их превращения, при которых происходит изменение их состава и структуры, изучает раздел естествознания — химия. Она занимается явлениями природы, сопровождающими химические изменения вещества, изучает причины и законы управления химическими процессами, а также рассматривает составные части вещества и их применение на практике. Отдельные химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей и др.) использовались еще на заре становления человеческой цивилизации. Позже, в III—IV вв., зародилась алхимия, задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные (золото, серебро). Начиная с эпохи Возрождения химические исследования все в большей мере стали использовать для практических целей (металлургия, стеклоделие, керамика, получение красок и т. д.). Химию можно определить как науку, изучающую вещества и процессы их превращения, сопровождающиеся изменением состава и структуры. Химический процесс сопровождается изменением состава веществ, их структуры и обязательно энергетическими изменениями в реагирующей системе. Вследствие взаимосвязанности форм движения материи и их взаимопре- 197
вращаемости в результате химических реакций имеет место превращение химической энергии в теплоту, свет и проч. Химия нужна человечеству для того, чтобы из вещества природы получать по возможности все необходимое — металлы, цемент, бетон, керамику, фарфор, стекло, каучук, пластмассы, искусственные волокна, лекарства и многое другое. Основой химической науки является атомно-молекулярное учение (АМУ), закон сохранения материи, периодический закон и теория строения вещества, учение о химическом процессе (кинетика). Химические процессы подчиняются всеобщим законам природы — закону сохранения массы вещества и закону сохранения энергии. Закон сохранения массы вещества открыли М. В. Ломоносов и А. Л. Лавуазье почти независимо друг от друга. Они далеко продвинули развитие химии тем, что при химических реакциях применили физические методы, в частности взвешивание. Закон сохранения массы в химических процессах можно сформулировать так: сумма масс исходных веществ (соединений) равна сумме масс продуктов химической реакции. Например, при разложении воды масса воды будет равна сумме массы водорода и массы кислорода. Из закона сохранения вещества вытекает, что вещество нельзя ни создать из ничего, ни уничтожить совсем. Количественным выражением закона сохранения массы веществ применительно к производственному химическому процессу является материальный баланс, в котором подтверждается, что масса веществ, поступивших на технологическую операцию, равна массе полученных веществ. Закон сохранения энергии действует во всех случаях и повсюду, где одна форма энергии переходит в другую. Несмотря на обилие эмпирического материала о свойствах различных веществ и их соединений, особенностях протекания разнообразных реакций, в химии, до открытия в 1869 г. периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева не существовало той объединяющей концепции, с которой можно было бы объяснить весь накопленный фактический материал. Было бы,
1. Найдем молярные массы: натрия, воды и гидроксида натрия: M(Na)=23г./иоль M(H₂O)= 1х2+16=17г./моль M(NaOH)= 23+16+1=40г./моль
2. Найдем количество вещества гидроксида натрия n в 8г. гидроксида натрия по формуле: n=m÷M n(NaOH)=m(NaOH)÷ M(NaOH)=8г.÷40г./моль=0,2моль
3. Запишем уравнение реакции взаимодействия натрия с водой: 2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂
4. Анализируем уравнения реакции: из 2 моль натрия и 2 моль воды образуется 2 моль гидроксида натрия, значит если образуется 0,2 моль гидроксида натрия потребуется соответственно 0,2моль натрия и 0,2 моль воды.
5. Находим массу натрия и массу воды количеством вещества 0,2 моль по формуле: m=n x M m(Na)=n(Na) x M(Na)=0,2моль х 23г./моль=4,6г. Na m(H₂O)=n(H₂O) x M(H₂O)=0,2моль х 17г./моль= 3,4г. H₂O
6. ответ: для получения гидроксида натрия массой 8г. необходимо взять: 4,6г. Na и 3,4г. H₂O
Закономерности, происходящие в веществах, процессы их превращения, при которых происходит изменение их состава и структуры, изучает раздел естествознания — химия. Она занимается явлениями природы, сопровождающими химические изменения вещества, изучает причины и законы управления химическими процессами, а также рассматривает составные части вещества и их применение на практике. Отдельные химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей и др.) использовались еще на заре становления человеческой цивилизации. Позже, в III—IV вв., зародилась алхимия, задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные (золото, серебро). Начиная с эпохи Возрождения химические исследования все в большей мере стали использовать для практических целей (металлургия, стеклоделие, керамика, получение красок и т. д.).
Химию можно определить как науку, изучающую вещества и процессы их превращения, сопровождающиеся изменением состава и структуры. Химический процесс сопровождается изменением состава веществ, их структуры и обязательно энергетическими изменениями в реагирующей системе. Вследствие взаимосвязанности форм движения материи и их взаимопре-
197
вращаемости в результате химических реакций имеет место превращение химической энергии в теплоту, свет и проч. Химия нужна человечеству для того, чтобы из вещества природы получать по возможности все необходимое — металлы, цемент, бетон, керамику, фарфор, стекло, каучук, пластмассы, искусственные волокна, лекарства и многое другое.
Основой химической науки является атомно-молекулярное учение (АМУ), закон сохранения материи, периодический закон и теория строения вещества, учение о химическом процессе (кинетика). Химические процессы подчиняются всеобщим законам природы — закону сохранения массы вещества и закону сохранения энергии. Закон сохранения массы вещества открыли М. В. Ломоносов и А. Л. Лавуазье почти независимо друг от друга. Они далеко продвинули развитие химии тем, что при химических реакциях применили физические методы, в частности взвешивание. Закон сохранения массы в химических процессах можно сформулировать так: сумма масс исходных веществ (соединений) равна сумме масс продуктов химической реакции. Например, при разложении воды масса воды будет равна сумме массы водорода и массы кислорода. Из закона сохранения вещества вытекает, что вещество нельзя ни создать из ничего, ни уничтожить совсем. Количественным выражением закона сохранения массы веществ применительно к производственному химическому процессу является материальный баланс, в котором подтверждается, что масса веществ, поступивших на технологическую операцию, равна массе полученных веществ. Закон сохранения энергии действует во всех случаях и повсюду, где одна форма энергии переходит в другую.
Несмотря на обилие эмпирического материала о свойствах различных веществ и их соединений, особенностях протекания разнообразных реакций, в химии, до открытия в 1869 г. периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева не существовало той объединяющей концепции, с которой можно было бы объяснить весь накопленный фактический материал. Было бы,
m(NaOH)=8г.
m(Na)-?
m(H₂O)-?
1. Найдем молярные массы: натрия, воды и гидроксида натрия:
M(Na)=23г./иоль M(H₂O)= 1х2+16=17г./моль
M(NaOH)= 23+16+1=40г./моль
2. Найдем количество вещества гидроксида натрия n в 8г. гидроксида натрия по формуле:
n=m÷M n(NaOH)=m(NaOH)÷ M(NaOH)=8г.÷40г./моль=0,2моль
3. Запишем уравнение реакции взаимодействия натрия с водой:
2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂
4. Анализируем уравнения реакции: из 2 моль натрия и 2 моль воды образуется 2 моль гидроксида натрия, значит если образуется 0,2 моль гидроксида натрия потребуется соответственно 0,2моль натрия и 0,2 моль воды.
5. Находим массу натрия и массу воды количеством вещества 0,2 моль по формуле:
m=n x M
m(Na)=n(Na) x M(Na)=0,2моль х 23г./моль=4,6г. Na
m(H₂O)=n(H₂O) x M(H₂O)=0,2моль х 17г./моль= 3,4г. H₂O
6. ответ: для получения гидроксида натрия массой 8г. необходимо взять:
4,6г. Na и 3,4г. H₂O