На прикладі елементів І групи періодичної системи зміни в радіусах атомів та будові електронних оболонок атомів зі зростанням порядкових номерів елементів. Як це зростання впливає на зміну властивостей елементів, а також сполук, які вони утворюють? Відповідь пояснити.
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,
Дано:
m (BaCl₂) = 41,6 г.
m (Al₂(SO₄)₃ = 34,2 г.
Найти:
m (BaSO₄)
• Запишем саму реакцию и уравняем её в случае необходимости:
3 BaCl₂ + Al₂(SO₄)₃ ===> 3 BaSO₄↓ + 2 AlCl₃
• По уравнению реакции: ν (BaCl₂) : ν (Al₂(SO₄)₃) : ν (BaSO₄) = 3 : 1 : 3
• Найдём количество хлорида бария и сульфата алюминия:
ν (BaCl₂) = m/M = 41,6 г./208 г/моль = 0,2 моль
ν (Al₂(SO₄)₃) = m/M = 34,2 г./342 г/моль = 0,1 моль
• Видим, что BaCl₂ в избытке, тогда расчёты ведём по Al₂(SO₄)₃:
ν (BaSO₄) = 3 • ν (Al₂(SO₄)₃) = 3 • 0,1 моль = 0,3 моль
• Находим массу сульфата бария:
m (BaSO₄) = M • ν = 233 г/моль • 0,3 моль = 69,9 г.
ответ: m (BaSO₄) = 69,9 г.