Кислоты с точки зрения атомно молекулярного учения

Опубликовано 12.06.2017 по предмету Химия от Гость >>

Ответ оставил Гость

Кислоты это сложные вещества, состоящие из одного или нескольких атомов водорода и анионного остатка-кислотного
Общая формула кислоты (неорганической) HxЭy(Оz) где со водорода +1 (орг. кислота CxHyOz кислотного характера)

Если ответа нет или он оказался неправильным по предмету Химия, то попробуй воспользоваться поиском на сайте или задать вопрос самостоятельно.

Если же проблемы возникают регулярно, то возможно Вам стоит обратиться за помощью. Мы нашли великолепную онлайн школу, которую без всяких сомнений можем порекомендовать. Там собраны лучшие преподаватели, которые обучили множество учеников. После обучения в этой школе, Вы сможете решать даже самые сложные задачи.

Создание атомно-молекулярного учения относится к концу XVIII – началу XIX веков, когда в химию были введены количественные методы исследования и установлены законы химического взаимодействия (стехиометрические законы *), что позволило английскому ученому Дальтону сформулировать некоторые положения атомного учения (1803 г.). Огромный вклад в создание этого учения внес русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов.

Еще древнегреческие философы пытались ответить на вопросы: из чего состоят вещества; почему вещества бывают разными; почему одни вещества могут превращаться в другие?

В широком смысле веществом называют любой вид материи, обладающей массой покоя. В химии понятие вещества более узкое: вещество это любая устойчивая совокупность элементарных частиц, атомов ионов, молекул, обладающих определенными свойствами.

* — Стехиометрия – раздел химии, который изучает количественные (массовые и объемные) соотношения между реагирующими веществами. Стехиометрические законы мы будем рассматривать с точки зрения атомно-молекулярного учения, а не в историческом плане их появления.

Все окружающие нас тела состоят из различных веществ. Каждому веществу присущи определенные физические и химические свойства. К физическим свойствам относят: плотность, температуры плавления и кипения, растворимость, вкус, цвет, запах, агрегатное состояние и др. Любое вещество может переходить из одного агрегатного состояния в другое при изменении условий (например, температуры). Так, вода при обычных условиях является жидкостью, но при температуре 100ºС (температура кипения воды) превращается в пар (газообразное состояние), а при температуре 0ºС (температура замерзания воды) превращается в лед (твердое состояние).

Процессы изменения формы (структуры) или агрегатного состояния веществ, в результате которых новые вещества не образуются, называются физическими явлениями. При физических явлениях молекулы остаются неизменными.

Химические свойства веществ проявляются в превращениях веществ. Поэтому химическими явлениями называются такие явления, при которых из одних веществ образуются другие вещества. Так, процессы ржавления стали, горения дров в печи, гниение листьев деревьев сопровождаются образованием новых веществ.

К основным положениям атомно-молекулярного учения можно отнести:

— вещества состоят из молекул; молекулы разных веществ отличаются между собой составом, строением, размерами, массой;

— молекулы находятся в непрерывном движении; между ними существует взаимное притяжение и отталкивание; скорость движения молекул зависит от агрегатного состояния веществ и от температуры;

— при физических явлениях состав молекул остается неизменным, при химических явлениях происходят качественные и количественные изменения, в результате чего из одних молекул образуются другие;

— молекулы состоят из атомов; атомы характеризуются определенными размерами и массой; разным элементам соответствуют разные атомы.

Понятие «химический элемент» характеризует элементарность веществ на уровне атомов. Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Свойства химических элементов определяются строением его атомов. В настоящее время существует в природе и получено синтетическим путем более 110 химических элементов, из них в природе встречается только 92.

Греческое слово «атом» означает «неделимый», что справедливо только при химических превращениях. Сейчас атомом называется электро-нейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Молекулой мы будем называть электронейтральную частицу, состоящую из атомов. Молекулы способны к самостоятельному существованию; они могут состоять из одинаковых или различных атомов, соединенных в одно целое с помощью химических связей.

Однако не каждое вещество состоит из молекул. Скорее даже, большинство веществ имеют немолекулярное строение. Например, хлорид натрия (обыкновенная поваренная соль) состоит из положительно и отрицательно зараженных ионов, алмаз состоит из атомов углерода, металлы также не являются молекулярными веществами.

Если вещество образовано одинаковыми атомами, то его относят к простым веществам (например: водород Н₂, кислород О₂, озон О₃, сера S, железо Fe). Сложные вещества состоят из атомов различных химических элементов: вода – Н₂О, азотная кислота – НNO₃, глюкоза – С₆Н₁₂О₆ и т.д.

Очень часто бывает так, что атомы одного химического элемента образуют несколько простых веществ. Такое явление называется аллотропией, оно обусловлено несколькими причинами: 1) в состав молекул входит различное число атомов одного химического элемента (кислород – O₂ и озон O₃); 2) из атомов одного химического элемента образуются кристаллы различного строения – частный случай полиморфизма (графит и алмаз; сера ромбическая и моноклинная и т.д.). Известно более 400 аллотропных модификаций простых веществ.

Каждый химический элемент обозначают соответствующим символом, например, символ Cu обозначает атомы меди, символ Н – атомы водорода, символ Cl – атомы хлора и т.д.

Состав вещества условно обозначают химическими формулами, где соответствующие символы обозначают атомы химических элементов, входящие в состав вещества, а цифровые индексы справа внизу от символа — число атомов данного химического элемента. Например, молекула серной кислоты состоит из двух атомов водорода, одного атома серы (индекс «1» не пишется) и четырех атомов кислорода: H₂SO₄.

Химические формулы, которые указывают истинное число атомов в молекуле, называются молекулярными формулами. Если химическая формула указывает только соотношение атомов в атомных или ионных (в полимерных) структурах, то ее называют эмпирической или простейшей формулой. Например, состав ионного вещества – хлорида натрия – отображается простейшей формулой NaCl.

Часто мы будем использовать графические формулы, в которых отражается последовательность взаимного расположения атомов в молекуле. Каждая химическая связь в таких формулах обозначается черточкой. Однако графические формулы не всегда дают представление о геометрии молекул.

Например, графические формулы воды, пероксида водорода, серной кислоты изображают так:

Основные положения атомно-молекулярного учения.

Химия как предмет естествознания.

Химия относится к числу естественных наук, изучающих окружающий нас мир со всем богатством его форм и многообразием происходящих в нем явлений.

Химия есть наука о веществах, их свойствах и превращениях. Одним из основных объектов химии являются вещества, из которых состоят все окружающие нас тела. Телом называется все то, что имеет массу и объем.

Явления, при которых из одних веществ образуются новые вещества, называются химическими. Изучением таких явлений и занимается химия. Химия — это наука о превращениях веществ. Это определение стало классическим. Химия изучает состав и строение веществ, условия и пути превращения одних веществ в другие, зависимость свойств веществ от их состава и строения.
Химические изменения всегда сопровождаются изменениями физическими. Поэтому химия тесно связана с физикой. Химия также связана и с биологией, поскольку биологические процессы сопровождаются непрерывными химическими превращениями.
Все вещества изучаются и получают свое название, поскольку, несмотря на наличие сходных признаков, каждое из них имеет свои индивидуальные свойства.

Классы неорганических соединений.

Простые вещества. Молекулы состоят из атомов одного вида (атомов одного элемента). В химических реакциях не могут разлагаться с образованием других веществ.

Сложные вещества (или химические соединения). Молекулы состоят из атомов разного вида (атомов различных химических элементов). В химических реакциях разлагаются с образованием нескольких других веществ.

Основания.

Основания — сложные вещества, в которых атомы металлов соединены с одной или несколькими гидроксильными группами (с точки зрения теории электролитической диссоциации, основания — сложные вещества, при диссоциации которых в водном растворе образуются катионы металла (или NH₄ + ) и гидроксид — анионы OH — ).

Классификация. Растворимые в воде (щёлочи) и нерастворимые. Амфотерные основания проявляют также свойства слабых кислот.

Получение

1. Реакции активных металлов ( щелочных и щелочноземельных металлов) с водой:

2. Взаимодействие оксидов активных металлов с водой:

Атомно-молекулярное учение

Атомно-молекулярное учение развил и впервые применил в химии великий русский ученый Ломоносов. Сущность учения Ломоносова можно свести к следующим положениям.

1. Все вещества состоят из «корпускул» (так Ломоносов называл молекулы).

2. Молекулы состоят из «элементов» (так Ломоносов называл атомы).

3. Частицы — молекулы и атомы — находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения их частиц.

4. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ — из различных атомов.

Атомистическое учение в химии применил английский ученый Джон Дальтон. В своей основе учение Дальтона повторяет учение Ломоносова. Вместе с тем оно развивает его дальше, поскольку Дальтон впервые пытался установить атомные массы известных тогда элементов. Однако Дальтон отрицал существование молекул у простых веществ, что по сравнению с учением Ломоносова является шагом назад. По Дальтону, простые вещества состоят только из атомов, и лишь сложные вещества — из «сложных атомов» (в современном понимании — молекул). Отрицание Дальтоном существования молекул простых веществ мешало дальнейшему развитию химии. Атомно-молекулярное учение в химии окончательно утвердилось лишь в- середине XIX в.Молекула — это наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами. Химические свойства молекулы определяются ее составом и химическим строением. Атом — наименьшая частица химического элемента, входящая в состав молекул простых и сложных веществ. Химические свойства элемента определяются строением его атома. Отсюда следует определение атома, соответствующее современным представлениям: атом — это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов. Согласно современным представлениям из молекул состоят вещества в газообразном и парообразном состоянии. В твердом состоянии из молекул состоят лишь вещества, кристаллическая решетка которых имеет молекулярную структуру.

• Существуют вещества с молекулярным и немолекулярным строением.
• Между молекулами имеются промежутки, размеры которых зависят от агрегатного состояния вещества и температуры. Наибольшие расстояния имеются между молекулами газов. Этим объясняется их легкая сжимаемость. Труднее сжимаются жидкости, где промежутки между молекулами значительно меньше. В твердых веществах промежутки между молекулами еще меньше, поэтому они почти не сжимаются.
• Молекулы находятся в непрерывном движении. Скорость движения молекул зависит от температуры. С повышением температуры скорость движения молекул возрастает.
• Между молекулами существуют силы взаимного притяжения и отталкивания. В наибольшей степени эти силы выражены в твердых веществах, в наименьшей — в газах.
• Молекулы состоят из атомов, которые, как и молекулы, находятся в непрерывном движении.
• Атомы одного вида отличаются от атомов другого вида массой и свойствами.
• При физических явлениях молекулы сохраняются, при химических, как правило, разрушаются.
• У веществ с молекулярным строением в твердом состоянии в узлах кристаллических решето находятся молекулы. Связи между молекулами, расположенными в узлах кристаллической решетки, слабые и при нагревании разрываются. Поэтому вещества с молекулярным строением, как правило, имеют низкие температуры плавления.
• У веществ с немолекулярным строением в узлах кристаллических решеток находятся атомы или другие частицы. Между этими частицами существуют сильные химические связи, для разрушения которых требуется много энергии. Поэтому вещества с немолекулярным строением имеют высокие температуры плавления.

Объяснение физических и химических явлений с точки зрения атомно-молекулярного учения. Физические и химические явления получают объяснение с позиций атомно-молекулярного учения. Так, например, процесс диффузии объясняется способность молекул (атомов, частиц) одного вещества проникать между молекулами (атомами, частицами) другого вещества. Это происходит потому, что молекулы (атомы, частицы) находятся в непрерывном движении и между ними имеются промежутки. Сущность химических реакций заключается в разрушении химических связей между атомами одних веществ и в перегруппировке атомов с образованием других веществ.

Дайте ответы на следующие вопросы:

1. Назовите имя древнегреческого философа, который высказал мысль о том, что все тела в природе состоят из мельчайших невидимых, непроницаемых, неделимых, вечно движущихся частиц – атомов.
2. Назовите имя великого русского учёного, основоположника учения о молекулах и атомах.
3. Дайте определение молекуле.
4. Дайте определение атому.
5. Какие вещества относят к веществам молекулярного строения? Приведите примеры веществ.
6. Какие вещества относят к веществам немолекулярного строения? Приведите примеры веществ.
7. Какими свойствами характеризуются веществамолекулярного строения?
8. Какими свойствами характеризуются веществанемолекулярного строения?
9. Как объяснить физические и химические явления с точки зрения атомно-молекулярного учения?

Атомно-молекулярное учение. Химические элементы

Атомно-молекулярное учение развил и впервые применил в химии великий русский ученый М.В.Ломоносов. Основные положения этого учения изложены в работе «Элементы математической химии» (1741) и ряде других. Сущность учения Ломоносова можно свести к следующим положениям.

1. Все вещества состоят из «корпускул» (так Ломоносов называл молекулы).

2. Молекулы состоят из «элементов» (так Ломоносов называл атомы).

3. Частицы — молекулы и атомы — находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения их частиц.

4. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ — из различных атомов.

Через 67 лет после Ломоносова атомистическое учение в химии применил английский ученый Джон Дальтон. Он изложил основные положения атомистики в книге «Новая система химической философии» (1808). В своей основе учение Дальтона повторяет учение Ломоносова. Однако Дальтон отрицал существование молекул у простых веществ, что по сравнению с учением Ломоносова является шагом назад. По Дальтону, простые вещества состоят только из атомов, и лишь сложные вещества — из «сложных атомов» (в современном понимании — молекул). Атомно-молекулярное учение в химии окончательно утвердилось лишь в середине XIX в. На международном съезде химиков г. Карлсруэ в 1860 г. были приняты определения понятий молекулы и атома.

Молекула — это наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами. Химические свойства молекулы определяются ее составом и химическим строением.

Атом — наименьшая частица химического элемента, входящая в состав молекул простых и сложных веществ. Химические свойства элемента определяются строением его атома. Отсюда следует определение атома, соответствующее современным представлениям:

Атом — это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Согласно современным представлениям из молекул состоят вещества в газообразном и парообразном состоянии. В твердом состоянии из молекул состоят лишь вещества, кристаллическая решетка которых имеет молекулярную структуру. Большинство же твердых неорганических веществ не имеет молекулярной структуры: их решетка состоит не из молекул, а из других частиц (ионов, атомов); они существуют в виде макротел (кристалл хлорида натрия, кусок меди и др.). Не имеют молекулярной структуры соли, оксиды металлов, алмаз, кремний, металлы.

Атомно-молекулярное учение позволило объяснить основные понятия и законы химии. С точки зрения атомно-молекулярного учения химическим элементом называется каждый отдельный вид атомов. Важнейшей характеристикой атома является положительный заряд его ядра, численно равный порядковому номеру элемента. Значение заряда ядра служит отличительным признаком для различных видов атомов, что позволяет дать более полное определение понятия элемента:

Химический элемент — это определенный вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра.

Известно 107 элементов. В настоящее время продолжаются работы по искусственному получению химических элементов с более высокими порядковыми номерами.

Все элементы обычно делят на металлы и неметаллы . Однако это деление условно. Важной характеристикой элементов является их распространенность в земной коре, т.е. в верхней твердой оболочке Земли, толщина которой принята условно равной 16 км. Распределение элементов в земной коре изучает геохимия — наука о химии Земли. Геохимик А.П.Виноградов составил таблицу среднего химического состава земной коры. Согласно этим данным самым распространенным элементом является кислород — 47,2% массы земной коры, затем следует кремний — 27,6, алюминий — 8,80, железо -5,10, кальций — 3,6, натрий — 2,64, калий — 2,6, магний — 2,10, водород — 0,15%.

Атомно-молекулярное учение

Молекулярная теория объясняет физические явления, происходящие с веществами. Учение об атомах приходит на помощь молекулярной теории при объяснении химических явлений. Обе эти теории – молекулярная и атомная – объединяются в атомно–молекулярное учение, на которое опирается все современное естествознание. Сущность этого учения можно сформулировать в виде нескольких положений:

1. Вещества делимы не до бесконечности, а лишь до молекул.

2. При физических явлениях молекулы сохраняются, при химических – разрушаются.

3. Молекулы веществ состоят из атомов; при химических реакциях атомы, в отличие от молекул, сохраняются.

4. Атомы каждого вида (элемента) одинаковы между собой, но отличаются от атомов любого другого вида (элемента), в частности атомным весом.

5. Химические реакции заключаются в образовании новых молекул из тех же самых атомов, из которых состояли молекулы первоначальных веществ.

Учение об атомах зародилось в трудах древнегреческих философов задолго до начала нашей эры. Отвергая веру в богов и чудеса, они пытались объяснить все загадочные явления природы естественными причинами – соединением и разъединением, перемещением и смешиванием невидимых частичек – вечно существующих атомов. Учение об атомах, как безбожное, на протяжении многих веков преследовалось служителями церкви. Его последователи подвергались гонениям, их книги сжигались. Но философы древности называли атомами то, что мы сейчас называем молекулами. Поэтому они смогли объяснить лишь физические явления: ветер и бури, распространение запахов, испарение воды.

Основные положения атомно–молекулярного учения были разработаны лишь в середине XVIII века М. В. Ломоносовым. Он объявил изучение строения веществ главной задачей химии.

Всеобщее признание атомно–молекулярное учение получило после работ английского химика Д. Дальтона, который в начале XIX века ввел в науку понятие об атомных весах элементов.

Химия действительно стала наукой лишь с тех пор, как химические реакции стали истолковываться с точки зрения атомно–молекулярного учения.

Атомно-молекулярное учение

Ведущей идеей атомно-молекулярного учения, составляющего фундамент современной физики, химии и естествознания, является идея дискретности (прерывности строения) вещества.

Первые представления о том, что вещество состоит из отдельных неделимых частиц, появились в глубокой древности и поначалу разрабатывались в русле общих философских представлений о мире. Например, некоторые философские школы Древней Индии (I тыс. до н. э.) признавали не только существование первичных неделимых частиц вещества (ану), но и их способность соединяться друг с другом, образуя новые частицы. Аналогичные учения существовали и в других странах древнего мира. Наибольшую известность и влияние на последующее развитие науки оказала древнегреческая атомистика, создателями которой были Левкипп (V в. до н. э.) и Демокрит (р. ок. 460 до н. э. — ум. ок. 370 до н. э.). «Причинами всех вещей,— писал древнегреческий философ и ученый Аристотель (384–322 до н. э.), излагая демокритовское учение,— являются определенные различия в атомах. А различий этих три: форма, порядок и положение». В работах самого Аристотеля встречается важное понятие о миксисе — однородном соединении, образованном из различных веществ. Позднее древнегреческий философ-материалист Эпикур (342–341 до н. э. — 271–270 до н. э.) ввел понятие о массе атомов и их способности к самопроизвольному отклонению во время движения.

Важно отметить, что, по мысли многих древнегреческих ученых, сложное тело — это не простая смесь атомов, а качественно новое целостное образование, наделенное новыми свойствами. Однако у греков еще не выработалось понятие об особых «многоатомных» частицах — молекулах, промежуточных между атомами и сложными телами, которые были бы мельчайшими носителями свойств тел.

В средние века наблюдалось резкое ослабление интереса к античному атомизму. Церковь обвиняла древнегреческие философские учения в утверждении того, что мир возник из случайных сочетаний атомов, а не по воле божьей, как того требовала христианская догма.

В XVI–XVII вв. в обстановке общекультурного и научного подъема начинается возрождение атомизма. В этот период передовые ученые разных стран: Г. Галилей (1564–1642) в Италии, П. Гассенди (1592–1655) во Франции, Р. Бойль (1627–1691) в Англии и другие — провозгласили принцип: не искать истину в Священном писании, а «непосредственно» читать книгу природы

П. Гассенди и Р. Бойлю принадлежит главная заслуга в дальнейшей разработке античной атомистики. Гассенди ввел понятие о молекуле, под которой он понимал качественно новое образование, составленное путем соединения нескольких атомов. Широкую программу создания корпускулярной философии природы предложил Р. Бойль. Мир корпускул, их движение и «сплетение», по мысли английского ученого, весьма сложны. Мир в целом и его мельчайшие частицы — это целесообразно устроенные механизмы. Корпускулы Бойля — это уже не первичные недробимые атомы античных философов, а сложное целое, способное менять свое строение путем движения.

«С тех пор, как я прочитал Бойля,— писал М. В. Ломоносов,— мною овладело страстное желание исследовать мельчайшие частицы». Великий русский ученый М. В. Ломоносов (1711–1765) развил и обосновал учение о материальных атомах и корпускулах. Он приписывал атомам не только неделимость, но и активное начало — способность к движению и взаимодействию. «Нечувствительные частицы должны различаться массою, фигурою, движением, силою инерции или расположением». Корпускулы однородных тел, по Ломоносову, «состоят из одинакового числа одних и тех же элементов, соединенных одинаковым образом… Корпускулы разнородны, когда элементы их различны или соединены различным образом или в различном числе». Лишь потому, что изучение массовых отношений в начале XVIII в. только начиналось, Ломоносов не смог создать количественное атомно-молекулярное учение.

Это сделал английский ученый Д. Дальтон (1766–1844). Он рассматривал атом как мельчайшую частицу химического элемента, отличающуюся от атомов других элементов прежде всего массой. Химическое соединение, по его учению, представляет собой совокупность «сложных» (или «составных») атомов, содержащих определенные, характерные лишь для данного сложного вещества количества атомов каждого элемента. Английский ученый составил первую таблицу атомных масс, но в силу того, что его представления о составе молекул зачастую опирались на произвольные допущения, основанные на принципе «наибольшей простоты» (например, для воды он принял формулу ОН), эта таблица оказалась неточной.

В 1808 г. французский ученый Ж. Л. Гей-Люссак (1778–1850) сформулировал закон, согласно которому объемы реагирующих газов относятся друг к другу как небольшие целые числа. Однако Дальтон полагал, что в реакциях между газообразными простыми веществами участвуют атомы этих веществ, и считал на том основании, что, например, из одного объема азота и одного объема кислорода должен образовываться только один объем оксида азота (NO): N + O → NO, а не два, как экспериментально установил Гей-Люссак.

В 1811 г. итальянский ученый А. Авогадро (1776–1856) дополнил атомно-молекулярное учение двумя гипотезами, впоследствии полностью подтвердившимися:

1) в равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении находится одинаковое число молекул;

2) молекулы простых газов содержат четное число атомов, как правило, равное двум.

Открытие Авогадро давало в руки химиков простой и правильный метод определения молекулярных масс: отношение молекулярных масс двух газов равно отношению их плотностей. Но к сожалению, число атомов в молекулах простых газов и паров Авогадро не конкретизировал, да и не мог этого сделать, что почти на 40 лет задержало признание его идей химиками, хотя многие ученые, как, например, французский физик А. Ампер (1775–1836), высказывали уже аналогичные мысли. Только к началу 1840‑х гг. появились химические доказательства двухатомности молекул водорода, кислорода, азота, галогенов.

Кроме того, в первой половине XIX в. многие химики не верили в возможность определения истинных атомных масс и предпочитали пользоваться эквивалентами, которые можно было найти экспериментально. Поэтому одному и тому же соединению приписывались разные формулы, а это вело к установлению неправильных атомных и молекулярных масс.

Одними из первых, кто начал борьбу за реформу теоретической химии, были французские ученые Ш. Жерар (1816–1856) и О. Лоран (1807–1853), которые создали правильную систему атомных масс и химических формул. В 1856 г. русский ученый Д. И. Менделеев (1834–1907), а затем независимо от него итальянский химик С. Канниццаро (1826 — 1910) предложили метод вычисления молекулярной массы соединений по удвоенной плотности их паров относительно водорода. К 1860 г. этот метод определился в химии, что имело решающее значение для утверждения атомно-молекулярной теории. В своем выступлении на Международном конгрессе химиков в Карлсруэ (1860) Канниццаро убедительно доказал правильность идей Авогадро, Жерара и Лорана, необходимость их принятия для верного определения атомных и молекулярных масс и состава химических соединений. Благодаря работам Лорана и Канниццаро химики осознали различие между той формой, в которой элемент существует и вступает в реакции (например, для водорода это H₂), и той формой, в которой он присутствует в соединении (HCl, H₂O, NH₃ и т. д.). В итоге конгрессом были приняты следующие определения атома и молекулы: молекула — «количество тела, вступающее в реакции и определяющее химические свойства»; атом — «наименьшее количество элемента, входящее в частицы (молекулы) соединений». Было также принято предложение считать понятие об «эквиваленте» эмпирическим, не совпадающим с понятиями «атом» и «молекула».

Установленные С. Канниццаро атомные массы послужили Д. И. Менделееву основой при открытии периодического закона химических элементов. Решения конгресса благотворно повлияли на развитие органической химии, ибо установление формул соединений открыло путь для создания структурной химии.

Таким образом, к началу 1860‑х гг. атомно-молекулярное учение сформировалось в виде следующих положений.

1. Вещества состоят из молекул. Молекулой называется наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами. Многие физические свойства вещества — температуры кипения и плавления, механическая прочность, твердость и т. д. — обусловлены поведением большого числа молекул и действием межмолекулярных сил.

2. Молекулы состоят из атомов, которые соединяются друг с другом в определенных отношениях (см. Молекула; Химическая связь; Стехиометрия).

3. Атомы и молекулы находятся в постоянном самопроизвольном движении.

4. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов (O₂, O₃, P₄, N₂ и т. д.); молекулы сложных веществ — из разных атомов (H₂O, HCl).

5. В ходе химических реакций происходит изменение состава молекул и перегруппировка атомов, в результате чего образуются молекулы новых химических соединений.

6. Свойства молекул зависят не только от их состава, но и от способа, которым атомы связаны друг с другом (см. Теория химического строения; Изомерия).

Современная наука развила классическую атомно-молекулярную теорию, а некоторые её положения были пересмотрены.

Было установлено, что атом не является неделимым бесструктурным образованием. Об этом, впрочем, догадывались и многие ученые в прошлом веке.

Выяснилось, что далеко не во всех случаях частицы, образующие вещество, представляют собой молекулы. Многие химические соединения, особенно в твердом и жидком состоянии, имеют ионную структуру, например соли. Некоторые вещества, например инертные газы, состоят из отдельных атомов, слабо взаимодействующих между собой даже в жидком и твердом состояниях. Кроме того, вещество может состоять из частиц, образованных путем объединения (ассоциации) нескольких молекул. Так, химически чистая вода образована не только отдельными молекулами H₂O, но и полимерными молекулами (H₂O)n, где n = 2–16; одновременно в ней присутствуют гидратированные ионы H + и OH − . Особую группу соединений составляют коллоидные растворы. И наконец, при нагревании до температур порядка тысяч и миллионов градусов вещество переходит в особое состояние — плазму, которая представляет собой смесь атомов, положительных ионов, электронов и атомных ядер.

Оказалось, что количественный состав молекул при одинаковом качественном составе может меняться иногда в широких пределах (например, оксид азота может иметь формулу N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄, N₂O₅, NO₃), при этом, если рассматривать не только нейтральные молекулы, но и молекулярные ионы, то границы возможных составов расширяются. Так, молекула NO₄ неизвестна, но недавно был открыт ион NO 3− 4 ; не существует молекулы CH₅, но известен катион CH + 5 и т. д.

Были открыты так называемые соединения переменного состава, в которых на единицу массы данного элемента приходится различная масса другого элемента, например: Fe_0,89–0,95O, TiO_0,7–1,3 и т. д.

Было уточнено положение о том, что молекулы состоят из атомов. Согласно современным квантово-механическим представлениям (см. Квантовая химия), у атомов в молекуле более или менее неизменным остается только остов, т. е. ядро и внутренние электронные оболочки, тогда как характер движения внешних (валентных) электронов коренным образом изменяется так, что образуется новая, молекулярная электронная оболочка, охватывающая всю молекулу (см. Химическая связь). В этом смысле никаких неизменных атомов в молекулах нет.

Принимая во внимание эти уточнения и дополнения, следует иметь в виду, что современная наука сохранила рациональное зерно классического атомно-молекулярного учения: идеи о дискретном строении вещества, о способности атомов давать посредством соединения друг с другом в определенном порядке качественно новые и более сложные образования и о непрерывном движении частиц, составляющих вещество.

Атомно-молекулярное учение

Атомно-молекулярное учение впервые было разработано в 18 веке великим русским ученым М.В. Ломоносовым. В 1741 году он предоставил основные положения своего атомно-молекулярного учения научным кругам в сочинении «Элементы математической химии». После смерти М.В. Ломоносова и вплоть до наших дней учение претерпело ряд изменений по форме, но никогда — по содержанию.

В настоящее время основные положения атомно-молекулярное учение звучат следующим образом:

1. Все вещества на нашей планете состоят из молекул. Молекула – система или группа атомов, имеющая ярко выраженные химические свойства.

2. Все молекулы состоят из атомов. Атомы — конечные составные части химических элементов, обладающие химическими свойствами. Каждый химический элемент состоит из присущего только ему набору атомов.

3. Все молекулы и атомы за счет постоянного отталкивания и притяжения находятся в постоянном движении.

4. Молекулы простых веществ имеют в своем составе одинаковые атомы, молекулы сложных веществ – различные атомы.

Впервые атомно-молекулярное учение М.В. Ломоносова было применено английским химиком Дж. Дальтоном в 1808 году. В своей книге «Новая система химической философии» он попытался применить учение Ломоносова для осознания строения молекул и атомов. Но подлинное научное признание к атомно-молекулярному учению пришло спустя еще 50 лет. В 1860 году на Международном съезде химиков в городе Карлсруэ (Германия) основные положения учения были признаны и основными положениями химии.

В настоящее время атомно-молекулярное учение обрело свои границы. Оно действительно только для веществ в газообразном и парообразном состоянии. Для веществ в твердом состоянии оно действительно только в том случае, если кристаллическая решетка имеет молекулярную структуру. Большинство твердых веществ ее не имеют. К таким веществам относятся все соли, металлы, оксиды металлов, из отдельных веществ – алмаз и кремний.

Атомно-молекулярное учение

В XVIII – XIX вв. в результате работ М. В. Ломоносова, Дальтона, Авогадро и других была выдвинута гипотеза об атомно-молекулярном строении вещества. Эта гипотеза основана на идее о реальном существовании атомов и молекул. В 1860 г. Международный конгресс химиков четко определил понятия атома и молекула. Атомно-молекулярное учение приняли все ученые. Химические реакции стали рассматриваться с точки зрения атомно-молекулярного учения. В конце XIX и в начале XX вв. атомно-молекулярное учение превратилось в научную теорию. В это время ученые доказали экспериментально, что атомы и молекулы существуют объективно, независимо от человека.

В настоящее время, возможно, не только вычислить размеры отдельных молекул их массы, но и определить порядок соединения атомов в молекуле. Ученые определяют расстояние между молекулами и даже фотографируют некоторые макромолекулы. Также теперь известно, что не все вещества состоят из молекул.

Основные положения атомно-молекулярного учения можно сформулировать так:

1. Существуют вещества с молекулярным и немолекулярным строением.

2. Молекула — это самая маленькая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства.

3. Между молекулами существуют промежутки, размеры которых зависят от агрегатного состояния и температуры. Наибольшие расстояния имеются между молекулами газов. Этим объясняется их легкая сжимаемость. Труднее сжимаются жидкости, где промежутки между молекулами значительно меньше. В твердых веществах промежутки между молекулами еще меньше, поэтому они почти не сжимаются.

4. Молекулы находятся в непрерывном движении. Скорость движения молекул зависит от температуры. С повышением температуры скорость движения молекул возрастает.

5. Между молекулами существуют силы взаимного притяжения и отталкивания. В наибольшей степени эти силы выражены в твердых телах, в наименьшей – в газах.

6. Молекулы состоят из атомов, которые, как и молекулы, находятся в непрерывном движении.

7 Атомы – это мельчайшие химически неделимые частицы.

8. Атомы одного вида отличаются от атомов другого вида массой и свойствами. Каждый отдельный вид атомов называется химическим элементом.

9. При физических явлениях молекулы сохраняются, при химических, как правило, разрушаются. При химических реакциях происходит перегруппировка атомов.

Атомно-молекулярная теория — одна из главных теорий естественных наук. Эта теория подтверждает материальное единство мира.

По современным представлениям из молекул состоят вещества в газообразном и парообразном состоянии. В твердом (кристаллическом) состоянии из молекул состоят лишь вещества, имеющие молекулярную структуру, например органические вещества, неметаллы (за небольшим исключением), оксид углерода (IV), вода. Большинство же твердых (кристаллических) неорганических веществ не имеет молекулярной структуры. Они состоят не из молекул, а из других частиц (ионов, атомов) и существуют в виде макротел. Например, многие соли, оксиды и сульфиды металлов, алмаз, кремний, металлы.

У веществ с молекулярной структурой химическая связь между молекулами менее прочна, чем между атомами. Поэтому они имеют сравнительно низкие температуры плавления и кипения. У веществ с немолекулярной структурой химическая связь между частицами весьма прочна. Поэтому они имеют высокие температуры плавления и кипения. Современная химия изучает свойства микрочастиц (атомов, молекул, ионов и др.) и макротел.

Молекулы и кристаллы состоят из атомов. Каждый отдельный вид атомов называется химическим элементом.

Всего в природе (на Земле) установлено существование (92) различных химических элементов. Еще 22 элемента получены искусственным путем с использованием ядерных реакторов и мощных ускорителей.

Все вещества делятся на простые и сложные.

Вещества, которые состоят из атомов одного элемента, называются простыми.

Сера S, водород Н₂, кислород О₂, озон О₃, фосфор Р, железо Fe — это простые вещества.

Вещества, которые состоят из атомов разных элементов, называются сложными.

Например, вода Н₂О состоит из атомов разных элементов – водорода H и кислорода O; мел CaCO₃ состоит из атомов элементов кальция Ca, углерода C и кислородаO.Вода и мел — сложные вещества.

Понятие «простое вещество» нельзя отождествлять с понятием «химический элемент». Простое вещество характеризуется определенной плотностью, растворимостью, температурами кипения и плавления и др. Химический элемент характеризуется определенным положительным зарядом ядра (порядковым номером), степенью окисления, изотопным составом и др. Свойства элемента относятся к его отдельным атомам. Сложные вещества состоят не из простых веществ, а из элементов. Например, вода состоит не из простых веществ водорода и кислорода, а из элементов водорода и кислорода.

Названия элементов совпадают с названиями соответствующих им простых веществ, за исключением углерода.

Многие химические элементы образуют несколько простых веществ, различных по строению и свойствам. Это явление называется аллотропией, а образовавшиеся вещества аллотропными видоизменениями или модификациями. Так, элемент кислород образует две аллотропные модификации: кислород и озон; элемент углерод — три: алмаз, графит и карбин; несколько модификаций образует элемент фосфор.

Явление аллотропии вызывается двумя причинами: 1) различным числом атомов в молекуле, например кислород О₂ и озон О₃; 2) образованием различных кристаллических форм, например алмаз, графит и карбин.

2. Стехиометрические законы

Стехиометрия— раздел химии, в котором рассматриваются массовые и объемные отношения между реагирующими веществами. В переводе с греческого слово «стехиометрия» имеет смысл «составная часть» и «измеряю».

Основу стехиометрии составляют стехиометрические законы: сохранения массы веществ, постоянства состава, закон Авогадро, закон объемных отношений газов, закон эквивалентов. Они подтвердили атомно-молекулярное учение. В свою очередь, атомно-молекулярное учение объясняет стехиометрические законы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Кислоты с точки зрения атомно молекулярного учения

В литературе по химии наблюдается расхождение по терминологии и символике, которое нежелательно в связи с процессами глобализации, присоединения России к Болонской декларации, использования в образовании взаимопризнаваемых методов контроля. Причин расхождения много: изменение содержания многих понятий в современной химии по сравнению с классическими представлениями, отношение многих химиков к этому вопросу как второстепенному и т.д. Но система понятий, определений и терминов — это язык науки. Химия — сложная наука, и её язык сложен, поэтому овладение языком химии — это первый этап изучения самой химии.

1. Атом, молекула, моль

Изучение химии начинается с атомно-молекулярного учения, и ключевое понятие этой темы — атом. В учебной литературе встречается определение атома, которое относится к тому времени в истории развития химии, когда были тождественны понятия химический элемент и простое вещество: атом — наименьшая часть химического элемента, способная к самостоятельному существованию и являющаяся носителем его химических свойств. Но сейчас мы знаем другое: химический элемент — это вид атома с определенным зарядом ядра, следовательно, классическое определение атома является тавтологией.

Самый распространенный способ определения какого-либо понятия заключается в том, что его рассматривают как часть более широкого понятия, акцентируя внимание на его специфических признаках. С этих позиций атом — это частица, из которой состоят все металлы и некоторые неметаллы, а также молекулы всех простых и сложных веществ. Бывают и такие определения объектов, когда за основу берутся их свойства. С этих позиций атомы — это мельчайшие частицы вещества, которые химическим путем невозможно разделить на составные части, превратить друг в друга или уничтожить. Но можно дать определение объекта, исходя из его строения. При таком подходе атом — это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и электронной оболочки. Таким образом, имеется несколько определений атома, и студентов надо знакомить со всеми определениями, побуждая их к критическому анализу каждого.

Второе важнейшее понятие этой темы — молекула. Большинство химиков ориентируется на классическое определение: молекула — это наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами. В химической энциклопедии приводится развернутое определение этого понятия, в котором акцент сделан на состав и строение молекул:
«Молекула — микрочастица, образованная из двух или большего числа атомов и способная к самостоятельному существованию. Имеет постоянный состав (качественный и количественный) входящих в неё атомных ядер и фиксированное число электронов. Обладает совокупностью свойств, позволяющих отличать одну молекулу от других» [5].

Но предлагается иное определение: «Молекула — это способная к самостоятельному существованию, нейтральная по заряду наименьшая совокупность атомов, связанных вследствие химического взаимодействия в определенном порядке (то есть обладающая определенной структурой), не имеющая, как правило, неспаренных электронов» [2].

Различие этих определений в том, что в первом молекула считается носителем химических свойств вещества, а во втором — нет. Соответствующая выдержка из работы [2]: «В формулировке понятия молекулы не следует указывать такой признак, как свойства, поскольку они зависят от внешних условий, растворителя, агрегатного состояния. ».

Действительно, свойства веществ в различных агрегатных состояниях, а также в растворе различаются. Например, раствор аммиака и соляной кислоты имеют иные свойства, чем газообразный аммиак и хлороводород. Но в водных растворах находятся, строго говоря, другие вещества: это гидраты молекул (раствор аммиака) или гидратированные ионы (раствор хлороводорода). Целесообразно знакомить студентов с обоими определениями, побуждая их к выработке собственного мнения.

Молекулярное строение имеют не все вещества, поэтому существуют понятия структурная единица вещества и формульная единица вещества. Структурная единица — это атом, молекула, ион, радикал и т.д. Например, структурной единицей метана является молекула, кремния — атом, аргона — одноатомные молекулы. Структурными элементами ионных соединений являются катионы и анионы, например, структурными единицами хлорида натрия являются ионы Na + и Cl — . Формульными единицами называются химические формулы ионных соединений: NaCl, K₂SO₄, K₃[Fe(CN)₆] — это формульные единицы соединений.

Термин моль — это и полное название единицы измерения количества вещества, и её сокращенное обозначение; в других единицах измерения такого не бывает. Поэтому слово моль при написании после числа и в заголовках таблиц не склоняется, но при чтении текста его следует склонять, иначе нарушаются правила грамматики. Рассмотрим два примера.

Пример 1. Написано: в химической реакции 500 г NaOH взаимодействует с 1 кг H₂SO₄. Читается: в химической реакции пятьсот граммов гидроксида натрия взаимодействует с одним килограммом серной кислоты.

Пример 2. Написано: в реакции 2 моль KOH взаимодействует с 3 моль HNO₃. Читается: в химической реакции два моля гидроксида калия взаимодействует с тремя молями азотной кислоты.

Считается, что в термине количество вещества обязательно должно быть слово вещество [2]. При соблюдении этого требования читаем: в реакции участвовало количество вещества аммиака 5 моль. Но из единицы измерения ясно, что имеется в виду количество, а если указан аммиак, то он является веществом. Поэтому лучше: в реакции участвовало 5 моль аммиака. Можно возразить, что термин количество применяется не только в химии, но шире, например, количество тепла, электричества и т.д. Но в химии это — количество вещества.

Понятие моль распространяется на любые формульные и структурные единицы: n(Fe) — количество атомов железа, n(H₂O) — количество молекул воды, n(NaCl) — количество формульных единиц хлорида натрия, n(Ag + ) — количество катионов серебра, n(OH) — количество радикалов OH, n(e — ) — количество электронов. В текстах формульная или структурная единица указана в символе и разночтений не бывает. В устной речи молекулы и формульные единицы указывать не нужно, а все остальные структурные единицы следует указывать. Например, если имеют в виду молекулярный водород (кислород, азот и др.), то говорят: количество водорода (кислорода, азота), полагая, что студенты знают о том, что естественное состояние водорода, азота, кислорода — это двухатомные молекулы.

2. Химические реакции

Рассмотрим терминологию, относящуюся к химическим реакциям. Прежде всего, следует различать понятия: схема реакции и уравнение реакции. В схеме реакции нет стехиометрических коэффициентов, и между левой и правой частью ставится стрелка. В уравнении реакции указаны стехиометрические коэффициенты, и между левой и правой частью ставится знак равенства, который свидетельствует о возможности проведения стехиометрических расчётов. В школьных учебниках по химии стрелки проставляются не только в схемах, но и в уравнениях реакций. Это неправильно. Стрелка вместо знака равенства пишется только в тех случаях, когда над ней указываются особые условия проведения реакции: и т.д. В уравнениях обратимых реакций ставятся две стрелки, направленные в противоположные стороны, и соответствующий символ: . Другие символы использовать не следует, поскольку они недостаточно однозначны.

Вещества левой части уравнений реакций часто называются исходными (начальными), а правой — конечными. Мы предлагаем термины реагенты и продукты. Относительно химических реакций пишут, что они идут, протекают. В буквальном смысле реакции не идут, но мы считаем, что эти термины можно использовать: реакция идёт, реакция протекает.

При характеристике свойств веществ говорят, что они реагируют: кислоты реагируют с основаниями, но не реагируют друг с другом. Но реагируют на что-то, а не с чем-то, поэтому мы рекомендуем применять термин взаимодействуют.

3. Эквивалент и закон эквивалентов

В заключение рассмотрим понятие эквивалент. Прилагательное эквивалентный означает равноценный, а существительное эквивалент означает: равноценный данному предмету или количеству. В классической химии эквивалентом химического элемента называется его масса, которая эквивалентна одному грамму водорода, то есть соединяется с одним граммом или замещает один грамм водорода. Это определение согласуется с классическим понятием химического элемента как простого вещества. Но сейчас химическим элементом называется вид атома с определенным значением заряда ядра. Поэтому надо ориентироваться на современный подход к этому понятию, который используется в учебной литературе [1, 3, 4]. Но имеются расхождения, которые начинаются с определения самого понятия эквивалент.

1. Эквивалент — это реальная или условная частица, соответствующая одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях [1].

2. Эквиваленты — условные частицы вещества, в z_B раз меньшие, чем соответствующие им формульные единицы [3].

Целесообразно использовать первое определение. Второе определение хуже первого потому, что в нем содержится символ z_B, смысл которого в определении не приводится. Далее разъясняется, что z_B — это эквивалентное число, которое равно или больше единицы. Если вместо символа в определение ввести его название, то получается тавтология: эквиваленты — условные частицы вещества, в эквивалентное число раз меньшие, чем соответствующие им формульные единицы. Кроме этого, по второму определению эквивалент относится только к веществу, состав которого выражен формульной единицей. Но эквивалент является характеристикой не только всех веществ (включая вещества молекулярного строения), но и химических элементов. Наконец, если эквивалентное число равно единице, что часто бывает, то эквивалентом является не условная, а реальная частица, например, эквивалентом водорода — его атом, а эквивалентом азотной кислоты (в основно-кислотных реакциях) — её молекула.

В работе [4] последовательно проводится мысль о том, что значение эквивалентного числа z_B определяется только по химической реакции, в которой участвует данное вещество. Эквиваленты кислот нельзя определять по их основности, оснований — по кислотности, а солей и оксидов по суммарному заряду катионов. Например, в первой реакции, приведенной ниже, эквивалентное число серной кислоты равно 2, а во второй реакции — единице:

Эквивалентное число сульфата алюминия в третьей реакции равно шести, а в четвёртой — двенадцати (!):

Автор второго определения [3, 4] считает эквивалентное число ключевой характеристикой соединения и фактор эквивалентности не употребляет. Но автор первого определения [1], наоборот, ключевой характеристикой вещества считает фактор эквивалентности, а эквивалентное число он использует только для окислительно-восстановительных реакций, где оно равно числу электронов, присоединённых одной молекулой окислителя или отданных одной молекулой восстановителя. Разный способ вычисления эквивалентной массы вещества в основно-кислотных реакциях (молекулярная масса умножается на фактор эквивалентности) и в окислительно-восстановительных процессах (молекулярная масса делится на эквивалентное число) неоправданно усложняет усвоение этого понятия химии.

Символика по данному вопросу в химии не однозначна. Эквивалент как реальная или условная частица обозначается символом Э [1]. Приводим цитату из первоисточника [1], выделив в ней два ключевых термина: «Эквивалент (Э) — это реальная или условная частица, соответствующая одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях Эквивалент — безразмерная величина, состав которой выражается с помощью химических формул и символов. При определении эквивалента вещества необходимо исходить из конкретной реакции, в которой участвует данное вещество. Так, из уравнения реакции

Эквивалент воды в окислительно-восстановительной реакции

отличается от эквивалента, определенного выше. В данном примере одному электрону соответствует 1 /₂ молекула воды, то есть Э(H₂O) = 1 /₂H₂O. Одному электрону эквивалентна 1 /₄ молекулы кислорода, следовательно, Э(O₂) = 1 /₄O₂».

Из приведенной цитаты видно, что авторы от понятия эквивалента как реальной или условной частицы переходят к устаревшему понятию эквивалента как величины. Этот переход произошёл, вероятно, по ошибке, поэтому его не следует принимать во внимание. Но использование символа Э для краткого обозначения эквивалента мы считаем правильным.

Масса одного моля эквивалента называется молярной массой эквивалента вещества и обозначается в учебниках близкими, но неодинаковыми символами М_э или М_эк; единица измерения этой величины также различается: г/моль или г/моль эк. Понятие относительной эквивалентной массы в учебной литературе отсутствует.

Мы предлагаем последовательный и не противоречивый подход к этому элементу содержания химии, используем его в учебном процессе и предлагаем на обсуждение всем преподавателям этой дисциплины.

1. Формулировка понятия «эквивалент» должна быть такой, как её рекомендует ИЮПАК: эквивалент — это реальная или условная частица, взаимодействующая с одним атомом или ионом водорода в кислотно-основных и ионообменных реакциях или с одним электроном в окислительно-восстановительных реакциях. При этом под реальными частицами понимаются атомы, молекулы или формульные единицы, а под условными — их части.

2. Эквивалент обозначается символом Э, его эквивалентная масса (относительная масса, выраженная в атомных единицах массы — а.е.м. ) — символом Э_r, а его молярная масса (молярная масса эквивалента) — М_эк. Эта символика «параллельна» той, что относится к атомам (A_r и M) и к молекулам (M_r и M). Подстрочный индекс эк в символе М_эк лучше, чем индекс э, так как на букву э начинаются, кроме слова эквивалент, такие химические термины как элемент, энтальпия, энтропия, электроотрицательность и др. Единица измерения молярной массы эквивалента — г/моль эк.

3. Число, показывающее, во сколько раз эквивалент меньше реальной частицы, называется эквивалентным числом, обозначается символом z и входит в формулы, по которым вычисляются эквивалентные массы и молярные массы эквивалентов.

4. Фактор эквивалентности — величина, обратная эквивалентному числу, но его употребление как дробной величины неудобно, поэтому от его использования надо отказаться.

5. Для химического элемента эквивалентное число равно валентности элемента в данном соединении. Поэтому эквивалентное число и валентность обозначаются одним и тем же символом z, и эквивалентная масса химического элемента вычисляется по формуле:

,

в которой z — валентность элемента в данном соединении, равная его эквивалентному числу.

6. Для химического соединения эквивалентное число зависит от реакции, в которой оно участвует. Эту зависимость можно объяснять на конкретных примерах. Например, в реакции

эквивалентное число сульфата алюминия равно 6, так как одна формульная единица этого соединения взаимодействует с шестью формульными единицами гидроксида калия, эквивалентное число которого равно единице. На вопрос о том, почему эквивалентное число гидроксида калия равно единице, ответ простой: в формульной единице этого вещества содержится один ион ОН — , который может соединяться только с одним катионом водорода.

Зависимость эквивалентного числа вещества от реакции, в которой это вещество участвует, можно также объяснять по-другому: по закону эквивалентов (см. ниже п.п. 8 и 9).

7. Значение эквивалентной массы или молярной массы эквивалента вещества записывается без отрыва от уравнения реакции, в которой это вещество участвует, например:

8. Правильная формулировка закона эквивалентов такова: в химических реакциях участвует равное число и количество эквивалентов взаимодействующих веществ, или короче: числа и количества эквивалентов взаимодействующих без остатка веществ одинаковы [5]. Формулировка закона эквивалентов, которая обычно приводится в химической учебной литературе (массы взаимодействующих без остатка веществ пропорциональны их эквивалентным массам), является следствием закона эквивалентов.

9. Закон эквивалентов в правильной формулировке позволяет определять эквивалентные числа в тех случаях, когда они не очевидны. Например, необходимо определить эквивалентные числа сульфата алюминия и карбоната натрия в реакции их совместного гидролиза:

Рассуждаем так. Эквивалентное число воды равно 2, в реакции участвуют три молекулы, следовательно, 6 эквивалентов Н₂О. Числа эквивалентов K₂СO₃ и Al₂(SO₄)₃ должны быть такими же (закон эквивалентов), следовательно, эквивалентное число карбоната калия равно двум, а сульфата алюминия — шести.

10. Мы считаем, что эквивалентное число сложного вещества или иона является его стехиометрической валентностью. Действительно, можно говорить о том, что NaOH является одновалентным соединением, серная кислота одно- или двухвалентным соединением (в основно-кислотных реакциях), а валентность сульфата алюминия в рассмотренных выше примерах равна 6 и 12. Таким образом, стехиометрическая валентность является свойством не только химических элементов, но и взаимодействующих веществ.

11. В школьной химии желательно изучение валентности. Валентность должна рассматриваться как главное свойство элемента, а его степень окисления — как число, равное стехиометрической валентности, но отличающееся наличием знака.

Рецензенты:

Саркисов Юрий Сергеевич, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой химии ГОУ ВПО «Томский государственный архитектурно-строительный университет», г. Томск.

Лотов Василий Агафонович, д.т.н., профессор кафедры силикатов и наноматериалов ГОУ ВПО «Научно-исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск.

Полещук О. Х., д.х.н., профессор, зав. кафедрой органической химии, Томский государственный педагогический университет Министерства науки и образования, г. Томск.