Газообразное состояние вещества
|
Скачать 1.64 Mb.
|
Молярные объемы некоторых газов при 0 °С и 1 атм.
На основании закона Авогадро осуществляют различные расчеты — вычисление объема, массы, плотности газов при нормальных условиях, молярной массы газообразных веществ, а также относительной плотности газов. Примеры газообразных природных смесей: воздух, природный газ. Природный газ — смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ. Природный газ относится к полезным ископаемым. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. При нормальных условиях (101,325 кПа и 0 °C) природный газ находится только в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в кристаллическом состоянии в виде естественных газогидратов. Сэр Гемфри Дэви (ученый-химик) ещё в 1813 г. заключил из своих анализов, что рудничный газ есть смесь метана CH4 с небольшим количеством азота N2 и углекислого газа СО2 — то есть, что он качественно тождественен по составу с газом, выделяющимся из болот. Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — от 70 до 98 %. В состав природного газа могут входить более тяжёлые углеводороды — гомологи метана:
Природный газ содержит также другие вещества, не являющиеся углеводородами:
Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Для облегчения возможности определения утечки газа в него в небольшом количестве добавляют одоранты — вещества, имеющие резкий неприятный запах (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц). Чаще всего в качестве одоранта применяется тиолы (меркаптаны), например, этилмеркаптан (16 г на 1000 м³ природного газа). Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава; при нормальных условиях, если не указано иное):
В экологическом отношении природный газ является самым чистым видом органического топлива. При его сгорании образуется значительно меньшее количество вредных веществ по сравнению с другими видами топлива. Однако сжигание человечеством огромного количества различных видов топлива, в том числе природного газа, за последние полвека привело к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере, который является парниковым газом. Воздух — естественная смесь газов (главным образом азота и кислорода — 98-99 % в сумме, а также аргона, углекислого газа, воды, водорода), образующая земную атмосферу. Воздух необходим для нормального существования на Земле живых организмов. Кислород, содержащийся в воздухе, в процессе дыхания поступает в клетки организма и используется в процессе окисления, в результате которого происходит выделение необходимой для жизни энергии (метаболизм, аэробы). В промышленности и в быту кислород воздуха используется для сжигания топлива с целью получения тепла и механической энергии в двигателях внутреннего сгорания. В 1754 году Джозеф Блэк экспериментально доказал, что воздух представляет собой смесь газов, а не однородное вещество.
Состав воздуха может меняться: в крупных городах содержание углекислого газа будет выше, чем в лесах; в горах пониженное содержание кислорода, вследствие того, что кислород тяжелее азота, и поэтому его плотность с высотой уменьшается быстрее. В различных частях земли состав воздуха может варьироваться в пределах 1-3 % для каждого газа. Воздух всегда содержит пары воды. Так, при температуре 0 °C 1 м³ воздуха может вмещать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C — уже 10 граммов Загрязнение атмосферы (кислотные дожди, парниковый эффект) и борьба с ним. Для борьбы с кислотными дождями надо: уменьшить кислотность в атмосфере; усилить контроль за выбросами в атмосферу; кислотообразующих веществ; устанавливать фильтры для очистки. Для борьбы с истощением озонового слоя надо: следить за поступлением этих веществ в атмосферу; Меры борьбы с парниковым эффектом: применять энергосберегающие технологии; сокращать использовать ископаемые источники энергии (уголь, газ); применять экологически чистые технологии; искать замену и альтернативу. Жидкое состояние вещества. Жизнь зародилась в воде. Вода содержится в организмах животных и человека, в растениях. Все реакции обмена веществ в организме человека, и в первую очередь реакции гидролиза, протекают или с участием воды, или в водной среде. Без нее было бы невозможно существование биосферы, т.е. жизни на Земле вообще. В организмах млекопитающих средняя массовая доля воды составляет 70%, в организмах рыб – 80%, в водорослях – 90%. Человек же на 60-65% состоит из воды: кровь содержит 90%, мышцы – 75%, кости - 28%, а вот стекловидное тело глаза на 99% состоит из воды. Вода – обязательный компонент каждой живой клетки. Обезвоживание организма на 12-15% приводит к нарушению обмена веществ, а потеря 25% воды – к гибели организма. А знаете ли вы, что в организмах идут процессы обновления воды? В кактусах, например, вода полностью обновляется в течение 28 лет, у черепахи – за 1 год, у верблюда – за 3 месяца, у человека – за 1 месяц. Вода участвует в растворении веществ, образовании крахмала, сахара, жиров, в теплообмене. Поэтому если без пищи человек может прожить от 30 до 50 дней, то без воды – всего 3 дня. Животные, растения, человек состоят на 70% - 80% из воды. Водные ресурсы Земли составляет соленая и пресная вода. Водные ресурсы Земли составляет соленая и пресная вода. Основной запас воды приходится на моря и океаны (1345 млн. км3), в ледниках сосредоточено 30 млн. куб. км, в реках и озерах – 2 млн. км3, атмосфере – 14 тыс.км3и горных породах – 800 млн.км3. Физические свойства воды. Чистая вода бесцветная, прозрачная жидкость, без запаха и вкуса. Плотность воды при переходе из твердого состояния в жидкое не уменьшается, как у всех других веществ, а возрастает и максимальной плотностью обладает вода при 4С, а при дальнейшем нагревании плотность ее уменьшается. Вода обладает аномально большой теплоемкостью равной 4,18 , песок = 0,79, NaCl = 0,88 (Дж/(гК). Поэтому это имеет большое значение для жизни. При переходе от лета к зиме, ото дня к ночи она остывает медленно и является регулятором температуры на земном шаре. Она имеет самую высокую температуру кипения в ряду Н2О – Н2S – H2Se – H2Te, Tкипения, °С 100 -60 -41 -2 Молекула воды из-за sp3-гибридизации орбиталей атома кислорода имеет угловую конфигурацию, а атомы водорода, соединенные с сильно-электроотрицательным атомом кислорода, определяют ее способность к установлению четырех водородных связей с соседними молекулами. Потребление воды в быту и на производстве. Таким образом, чистой пригодной для питья воды на нашей планете находится не так уж много. С развитием нашей цивилизации увеличивается и потребление воды, прежде всего в промышленности. Так на производство 1 тонны нефти требуется 18 куб. м воды, 1 тонны стали – до 120 куб. м, 1 тонны алюминия 1 500 куб. м, 1 тонны химического волокна – 2 000 куб. м. Теоретически можно считать водные ресурсы неисчерпаемыми, если принять, что при их рациональном использовании они непрерывно возобновляются в процессе круговорота. В настоящее время качество воды ухудшилось. Воде грозит настоящая опасность, и исходит она от человечества. По данным Всемирной организации здравоохранения, инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн случаев в год. По данным санитарно-эпидемиологической службы, многие проблемы со здоровьем возникают из-за употребления некачественной питьевой воды. Каждый год регистрируются случаи заболевания гепатитом, дизентерией и другими острыми кишечными болезнями, причиной которых служит употребление обыкновенной питьевой воды или купание в загрязненных озерах. Кроме того, наша вода нуждается не только в очистке, но и обогащении, поскольку в ней недостаток фтора и йода, что приводит к кариесу, заболеваниям щитовидной железы. Дефицит йода нередко является причиной развития врожденных аномалий, снижения умственных способностей детей. В водопроводной воде, которая поступает в наши дома, недостаточно и селена. Дефицит селена является фактором риска в возникновении сердечно-сосудистых, злокачественных заболеваний, легких. Жесткость воды способы её устранения. Для потребителя важна такая характеристика воды, которую называют жесткостью. Какая вода самая жесткая и самая мягкая? (жесткая – морская, мягкая – дождевая). Пресная вода бывает мягкой и жесткой. Жесткость воды можно определить с помощью обыкновенного мыла. В жесткой воде мыло не мылится, а волосы при мытье секутся. В природных водах содержатся соли кальция, например, благодаря растворимости гипса CaSO42H2O. В присутствии СО2 растворяются в воде карбонаты кальция и магния   Вода, в которой много растворимых солей Ca и Mg считается жесткой. Жесткость воды выражается числом миллиэквивалентов ионов Са2+ и Mg+2, содержащихся в 1 л Н2О. Вода считается мягкой, если в литре воды содержание кальция и магния менее 4 мг-экв/л, средней 4-8, жесткой 8-12, очень жесткой – более 12 мг-экв/л. Жесткость воды, обуславливается наличием в воде гидрокарбонатов кальция и магния (временная), которые в ней диссоциируют на ионы: Гидрокарбонат кальция = катион кальция + гидрокарбонат анион При нагревании воды гидрокарбонаты кальция и магния превращаются в нерастворимые карбонаты: Mg(HCO3)2 = CaCO3↓ + H2O + CO2↑. Именно они и образуют накипь в чайнике, трубах центрального отопления, паровых котлах. В жесткой воде мыло плохо пенится, снижается его моющие действия, т.к. соли Ca и Mg образуют с ним нерастворимые соединения. Мыло – Na-соли высокомолекулярных кислот, натрий замещается на Ca2+и образуется осадок. В жесткой воде плохо развариваются овощи. У животных нарушается Ca-Mg обмен. Только растворимые соли Ca и Mg обуславливают жесткость воды. Различают временную и постоянную жесткость воды. Временная (карбонатная) жесткость воды связана с наличием в воде растворимых гидрокарбонатов Ca и Mg. Ее устраняют нагреванием (кипячением).   или добавлением известковой воды, фосфатов  , или3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2↓ + 3Na2CO3 + 3H2O + 3CO2↑ Устранить жесткость – значит получить нерастворимые соли. При этом образуется накипь СаСO3 и MgCO3. Накипь плохо проводит тепло, вызывает увеличение расхода топлива. Постоянная жесткость обусловлена наличием в растворе Са и Mg-солей сильных кислот – сульфатов, хлоридов. Кипячением она не устраняется. Постоянная жесткость удаляется добавлением соды и извести  MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + Ca SO4 Общая жесткость – сумма временной и постоянной жесткости. Общую жесткость можно удалить действием соды и известкового молока (содово-известковый способ).   .Все это химические способы устранения жесткости. Ионы Са2+ и Mg2+ можно удалить из воды посредством катионитов (ионообменных смол), сложных веществ, нерастворимых в воде, способных обменивать свои катионы.  (R – сложный кислотный остаток)Ионы Са2+ и Mg2+ из воды переходят в катиониты. Для восстановления катионита, его промывают концентрированным раствором NaCl, катионит потом снова можно использовать для очистки воды.  Минеральные воды, их использование в столовых и лечебных целях. Кроме обычной воды в природе есть уникальная вода, которая называется минеральной. Природные источники в водах, которых имеются катионы: K+ ; Na+ ;Ca2+ ;Mg2+ и др., а также анионы: CI- ; SO42- :HCO3- ,называются минеральными. В зависимости от концентрации минеральных веществ минеральные воды делятся на: - столовые – минеральная (натуральная) вода пригодная для ежедневного применения, содержание солей в ней не превышает 1 грамм на литр воды. Как правило, она мягкая, приятная на вкус, без постороннего запаха и привкуса. Не случайно на основе столовой воды изготовляются прохладительные напитки; Нормативные документы на минеральные столовые воды отсутствуют; - лечебно-столовые – в этой воде может содержаться от 1 до 10 граммов солей на литр воды. Достоинство лечебно-столовых минеральных вод состоит в их многофункциональности: их можно употреблять как столовый напиток и систематически – для лечения; - лечебные – самая насыщенная по солевому составу вода. К этой категории относят минеральные воды с минерализацией — более 10 граммов на литр, либо воды с повышенным содержанием активных микроэлементов, например, мышьяка или бора. Её следует пить строго по рекомендации врача. По химическому составу различается шесть классов минеральных вод: гидрокарбонатные, хлоридные, сульфатные, смешанные, биологически активные и газированные. Гидрокарбонатные – вода предназначена для тех, кто занимается спортом. Применяются при лечении мочекаменной болезни. Противопоказания – гастрит. Сульфатные – вода рекомендуется тем, у кого наблюдаются проблемы с печенью и желчного пузыря, ожирение и сахарный диабет. Категорически нельзя употреблять такую воду детям и подросткам, так как сульфаты препятствуют росту костей. Хлоридные – вода способствует регулировки работы кишечной, желчной путей и печени. Противопоказания – повышенное давление. Биологически активные – вода содержит вещества, которые всасываясь из желудочно-кишечного тракта, оказывают специфическое действие: 1. Железо предупреждает развитие анемии; 2. Йод стимулирует окислительно-восстановительные процессы в организме, усиливает функцию щитовидной железы; 3. Бром способствует процессам торможения центральной нервной системы; 4. Кальций участвует в поддержании ионного равновесия в организме, влияет на свертываемость крови и на процессы, происходящие в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системах, стимулирует развитие костей и рост зубов; 5. Магний регулирует работу нервной системы, обмен углеводов и энергетический обмен, улучшает кровоснабжение сердечной мышцы. Противопоказана людям склонным к расстройствам желудка. 6. Натрий регулирует кровяное давление, а также деятельность мышечной системы. 7. Калий отвечает за кислотно-щелочное равновесие крови, активизирует работу сердца, благотворно влияет на работу почек. 8. Фтор полезен для зубов и костей. 9. Ионы хлора в желудке соединяются с водородом, образуя соляную кислоту. При этом повышается интенсивность обмена жиров и сахаров, усиливаются желчегонная и мочегонная функции печени и почек. Дополнительная информация. По международным стандартам натуральная минеральная вода должна соответствовать следующим требованиям: 1. Вода должна происходить из естественного источника, защищенного от любого загрязнения, и разливаться непосредственно в бутылки на расстоянии не более 50 метров от источника. 2. Вода должна быть природной чистоты, недопустимо использование любых методов, которые могут изменить ее первоначальные, природные свойства. Для очистки от механических примесей допускается использование фильтров. 3. В некоторых случаях допустимо извлечение определенных нежелательных веществ (соединения железа или серы). Если вода происходит из источника, насыщенного углекислым газом, то он может быть частично или полностью удален, поскольку это влияет на характер и свойства минеральной воды. Содержание нитрата не должно превышать 30 мг в одном литре. Минеральные воды должны употреблять в соответствии с их предназначением. Жидкие кристаллы (сокращённо ЖК) — это фазовое состояние, в которое переходят некоторые вещества при определенных условиях (температура, давление, концентрация в растворе). В настоящее время насчитывается несколько тысяч веществ, образующих жидкие кристаллы. Виды жидких кристаллов: Термотропные ЖК, образующиеся в результате нагревания твердого вещества и существующие в определенном интервале температур и давлений. Лиотропные ЖК, которые представляют собой двух или более компонентные системы, образующиеся в смесях стержневидных молекул данного вещества и воды (или других полярных растворителей). Эти стержневидные молекулы имеют на одном конце полярную группу, а большая часть стержня представляет собой гибкую гидрофобную углеводородную цепь. Такие вещества называются амфифилами. Жидкий кристалл обладает свойствами и жидкости, и кристалла: Подобно обычной жидкости, жидкий кристалл обладает текучестью и принимает форму сосуда, в который он помещен. Он обладает свойством, характерным для кристаллов - упорядочиванием в пространстве молекул, образующих кристалл. Не имеют жёсткую кристаллическую решётку. Наличие порядка пространственной ориентации молекул. Осуществление более сложного ориентационного порядка молекул, чем у кристаллов. Применение жидких кристаллов: 1. Одно из важных направлений использования жидких кристаллов — термография. Подбирая состав жидкокристаллического вещества, создают индикаторы для разных диапазонов температуры и для различных конструкций. Пример: Цифровой ЖК индикатор температуры выхлопных газов; Цветной графический индикатор изменения температуры и влажности. 2. Применение в ЖК в медицине: термометры, приборы для лечения и диагностики. Пример: ЖК-медицинский термометр; Прибор низкочастотной терапии «Радиус-01», жидкокристаллический индикатор (в интенсивной терапии, реанимации). Изюминкой аппарата CEM-TECH является датчик. Это кристалл арсенида галлия. Вначале этот полупроводник использовался в управлении космическими объектами, а затем стал применяться в медицине. 3. С помощью жидких кристаллов обнаруживают пары́ вредных химических соединений и опасные для здоровья человека гамма- и ультрафиолетовое излучения. На основе жидких кристаллов созданы измерители давления, детекторы уфи. 4. Самая многообещающая область применения жидкокристаллических веществ — информационная техника. От первых индикаторов, знакомых всем по электронным часам, до цветных телевизоров с жидкокристаллическим экраном размером с почтовую открытку прошло лишь несколько лет. Такие телевизоры дают изображение весьма высокого качества, потребляя меньшее количество энергии. 5. Широкое применение ЖК получили в сферах промышленного производства, а также в ювелирном деле. Некоторое время тому назад необычной популярностью в США пользовалась новинка ювелирного производства, получившая название “перстень настроения”. За год было продано 50 миллионов таких перстней. 6. Применение ЖК в транспорте, в радиолокационных измерительных приборах, дисплеях. Пример: Радиолокационный измеритель скорости «ВИЗИР». Жидкокристаллический дисплей в автомобиле. Твёрдое тело — это одно из четырёх агрегатных состояний вещества, отличающееся от других агрегатных состояний (жидкости, газов, плазмы) стабильностью формы и характером теплового движения атомов, совершающих малые колебания около положений равновесия. Различают кристаллические и аморфные твёрдые тела. Кристаллы характеризуются пространственною периодичностью в расположении равновесных положений атомов, которая достигается наличием дальнего порядка и носит название кристаллической решётки. Естественная форма кристаллов — правильные многогранники. Аморфные тела — твёрдые тела, атомарная решётка которых не имеет кристаллической структуры. Аморфное тело не обладает дальним порядком в расположении атомов и молекул. Для аморфных тел характерна изотропия свойств и отсутствие определённой точки плавления: при повышении температуры аморфные тела постепенно размягчаются и выше температуры стеклования (Tg) переходят в жидкое состояние. Аморфные вещества не имеют кристаллической структуры и в отличие от кристаллов не расщепляются с образованием кристаллических граней, как правило — изотропны, то есть не обнаруживают различных свойств в разных направлениях, не имеют определённой точки плавления. К аморфным веществам принадлежат стекла (искусственные и вулканические), естественные и искусственные смолы, клеи и др. Стекло — твердотельное состояние аморфных веществ. Аморфные вещества могут находиться либо в стеклообразном состоянии (при низких температурах), либо в состоянии расплава (при высоких температурах). Аморфные вещества переходят в стеклообразное состояние при температурах ниже температуры стеклованияT. При температурах свыше T, аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии. Вязкость аморфных материалов — непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества. Аморфное тело находится в метастабильном состоянии и с течением времени должно перейти в кристаллическое состояние, однако время кристаллизации часто столь велико, что метастабильность вовсе не проявляется. Аморфное тело можно рассматривать как жидкость с очень большой (часто бесконечно большой) вязкостью. Состояние чистого вещества описывается очень просто – твердое, жидкое, газообразное. Но абсолютно чистых веществ в природе не существует. Даже незначительное количество примесей может существенно влиять на свойство веществ: температуру кипения, электро- и теплопроводимость, реакционную способность и т.д. В природе и практической жизни человека встречаются не отдельные вещества, а их системы. Важнейшими из них являются дисперсные системы. Д.С. – гетерогенные системы, в которых одно вещество равномерно распределено в виде частиц внутри другого вещества. Дисперсная фаза- мелко раздробленное вещество. Дисперсная среда- однородное вещество, в котором распределена д. фаза. Примеры д.с : мел + вода, туман, дым, смог (определить дисперсную среду и дисперсную фазу) Классификация: 1. Д.С. в зависимости от сочетания агрегатного состояния ДФ и ДС можно подразделить на 9 видов:
2. Классификация ДС по величине частиц: Д.С. Грубодисперсные системы тонкодисперсные системы (эмульсии, суспензии) (истинные растворы) Коллоидные растворы (золи, гели, пасты) Грубодисперсые системы (размер частиц более 100 нм) это непрозрачные системы, частицы видны невооруженным глазом, отстаиваются, у жидкостей видна граница раздела. Грубодисперсные системы делятся на - эмульсии (молоко, лимфа, нефть) - суспензии (мел + вода, известковое молоко + вода, глина + вода) Суспензия — это грубодисперсная система, имеющая твердую дисперсную фазу и жидкую дисперсионную среду. Обычно ее частицы настолько велики (больше 10 мкм), что могут довольно легко оседать под силой тяжести (лекарства, эмалевые краски; цементные растворы) Эмульсия — дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде) - молоко. В нём капли молочного жира распределены в водной среде. Тонкодисперсные системы: (золи и гели), размер частиц от 1-100нм. Золи- это жидкости живой клетки-цитоплазма, ядерный сок кровь, лимфа, пищевые соки). Частицы золей могут слипаться между собой и выпадать в осадок (коагуляция), при этом р-р превращается в гель (студенистый осадок) -мармелад, зефир, птичье молоко, гель для душа, гель до и после бритья; природные гели-медуза, хрящи, сухожилия, волосы. мыш. ткани. ЗНАЧЕНИЕ: Глобальная роль коллоидов заключается в том, что они являются основными компонентами живых организмов. Коллоиды поступают в организм в виде пищевых веществ и в процессе пищеварения превращаются в специфические, характерные для данного организма коллоиды. Можно сказать, что весь организм человека - это сложная коллоидная система в ее связи с поверхностными явлениями. Под строением вещества понимают, из каких частиц (молекул, ионов) построена кристаллическая решётка. Вещества делятся по строению: на молекулярные и немолекулярные Молекулярные вещества - это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются молекулы. Молекулы - наименьшая частица молекулярного вещества, способная существовать самостоятельно и сохраняющая его химические свойства. Молекулярные вещества имеют низкие температуры плавления и кипения и находятся в стандартных условиях в твердом, жидком или газообразном состоянии. Например: Вода H2O - жидкость, tпл=0°С; tкип=100°С; Кислород O2 - газ, tпл=-219°С; tкип=-183°С; Оксид азота (V) N2O5 - твердое вещество, tпл=30,3°С; tкип=45°С; К молекулярным веществам относятся: - большинство простых веществ неметаллов: O2, S8, P4, H2, N2, Cl2; - соединения неметаллов друг с другом (бинарные и многоэлементные) : NH3, CO2, H2SO4. Немолекулярные вещества: Немолекулярные вещества - это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются атомы или ионы. Ион - это атом или группа атомов, обладающих положительным или отрицательным зарядом. Например: Na+, Cl−. Немолекулярные вещества находятся в стандартных условиях в твердом агрегатном состоянии и имеют высокие температуры плавления и кипения. Например: натрий хлорид NaCl - твердое вещество, tпл=801°С; tкип=1465°С; медь Cu - твердое вещество, tпл=1083°С; tкип=2573°С; кремний Si - твердое вещество, tпл=1420°С; tкип=3250°С; К немолекулярным веществам относятся: - простые вещества металлы и их сплавы: Na, Cu, Fe, ...; - соединения металлов с неметаллами: NaH, Na2SO4, CuCl2, Fe2O3; - неметаллы: бор, кремний, углерод (алмаз) , фосфор (чёрный и красный) ; - некоторые бинарные соединения неметаллов: SiC, SiO2. К основным законам химии относится закон постоянства состава: Всякое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав. Атомно-молекулярное учение позволяет объяснить закон постоянства состава. Поскольку атомы имеют постоянную массу, то и массовый состав вещества в целом постоянен. Например, вода содержит (по массе) 11,19% Н и 88,81% О, её молекулярная масса равна 18,016; это отвечает формуле H2O, в которой на 2 атома Н приходится 1 атом О П. с. з. строго применим только по отношению к газообразным и жидким химическим соединениям. Понятие «доля» и ее разновидности. Химическая формула, или формульная единица, вещества несет немалую информацию. Она обозначает: конкретное химическое вещество, его название; одну молекулу; один моль вещества. По химической формуле также можно определить: качественный состав (из каких элементов состоит данное вещество); количественный состав (число атомов каждого элемента в молекуле или количество вещества каждого элемента в одном вещества. Например, химическая формула Н2О показывает: - это вещество — вода; - 1 молекулу или 1 моль воды; - вода — это сложное вещество, образованное двумя химическими элементами — кислородом и водородом; - в молекуле воды содержится 1 атом кислорода и 2 атома водорода; 1 моль воды содержит 1 моль атомов кислорода и 2 моля атомов водорода; - Мг(Н2О) = 18; М(Н2О) = 18 г/моль. Химическая формула позволяет рассчитать массовую долю (ω) каждого элемента в сложном веществе. Для нашего примера: ω (О) = 16 = 0,8889, или 88,89 %; 18 2 ω (Н) = — = 0,1111, или 11,11 %; 18 массовую долю водорода можно также найти как разность: ω (Н) = = 100 - 88,89 = 11,11 %. Зная массовые доли элементов в сложном веществе, можно решить обратную задачу — вывести молекулярную формулу этого вещества. Такая задача решается по алгоритму:
В задачах на вывод формул, например, органических веществ, часто требуется сравнить относительную молекулярную массу простейшей формулы с истинной относительной молекулярной массой, найденной по условию задачи (чаще всего по плотности по воздуху или по водороду). Отношение этих масс дает число, на которое надо умножить индексы простейшей формулы. Аналогично массовой доле элемента можно определить и состав смеси. Как найти массовую долю вещества: Необходимо определить массовую долю вещества, вещество находится в виде смеси. Первоначально кладем на весы само вещество. Получили массу вещества. Зная определенную массу вещества в смеси мы с легкостью получим его массовую долю. К примеру, есть 170г. воды. В них находится 30 грамм вишневого сока. Общая масса=170+30=230 грамм. Поделим массу вишневого сока к общей массе смеси: 30/200=0.15 или 15%. Если смесь является газообразной, то говорят об объемной доле компонента в газовой смеси. Доля — это безразмерная величина, которая показывает отношение массы (объема) компонента смеси к общей массе (объему) смеси. Доля всегда меньше единицы; чаще ее выражают в процентах, т.е. умножают долю на 100 %. На практике часто приходится иметь дело с растворами веществ; в этом случае используют понятие массовая доля раствора. Массовая доля – это отношение массы растворенного вещества к массе раствора. ω = m1 / m, где m1 – масса растворенного вещества, а m – масса всего раствора. Если содержание массовой доли растворенного вещества нужно узнать в процентах, умножьте полученное число на 100%: ω = m1 / m х 100% Решение данной проблемы может понадобиться при определении концентрации пищевых растворов(уксус) или лекарственных препаратов. Например, дана масса раствора KOH, он же гидроксид калия, массой в 400 грамм. KOH (масса самого вещества) составляет 80 грамм. Необходимо найти массовую долю желчи в полученном растворе. Формула нахождения решения: KOH (масса раствора гидроксида калия) 300 г, масса растворенного вещества (KOH) 40 г. Найдите KOH (массовую долю щелочи) в полученном растворе, t- массовая доля. m- масса, t (вещества) = 100%* m (вещества) / m (раствора (вещества). Таким образом KOH (массовая доля раствора гидроксида калия): t (KOH) = 80 г /400 г х 100% = 20 %. Еще одним частным случаем доли компонента в смеси является доля примесей (ω п), содержащихся в образце вещества. В этом случае для нахождения доли чистого вещества (ω ч) нужно из единицы вычесть долю примесей. Разновидностью понятия «доля» в химии является массовая доля выхода продукта реакции. Массовая доля выхода продукта реакции (ŋ) — это отношение массы продукта, полученного практически, к массе продукта, рассчитанной теоретически. Измеряется в процентах и долях. В условии задачи встречается слово «выход». Теоретический выход продукта всегда выше практического. Понятия «теоретическая масса или объём, практическая масса или объём» могут быть использованы только для веществ-продуктов. Массовая доля выхода продукта. ŋ = m(практическая) / m(теоретическую) * 100 % Объёмная доля выхода продукта. ŋ = V (практический) / V (теоретический) * 100% Условие прямой задачи. Вычислите массовую долю выхода продукта С от теоретически возможного, если из вещества А массой х граммов было получено вещество С массой у граммов. Дано: Решение. h - ? m (А) = х г. х г m пр = у г m практ.(С) = у г. a A + b B = c C а моль с моль ŋ (С) = ? Записываем формулы, на которые будем опираться в ходе решения. m V mпракт. n = ------- ; n = -------- ; ŋ = ----- 100 % M Vm m теорет. 2. Находим молярные массы подчеркнутых веществ. [ М ] = г/моль. 3. Находим количество вещества реагента А: х n (А) = -------- (моль) М (А) Находим количество вещества С, используя уравнение химической реакции: n(А) а n(А) * с --------- = ------ ; n теор. (С) = ------ (моль) n теор (С) с а ( по уравнению) 5.Находим теоретическую массу продукта С: m теор.(C) = n теор. (С) * M (C). (г) 6. Находим массовую долю выхода продукта С: mпракт (С) ŋ (С) = ---------- * 100 % m теор.(C) Ответ: (Если в условии задачи даны объёмы или необходимо вычислить объёмную долю выхода продукта – задача решается по той же схеме, используя соответствующие формулы). Контроль знаний: Дайте определение и приведите примеры трёх агрегатных состояний воды, газообразному состоянию вещества, жидкому и твердому состоянию вещества, жидким кристаллам, дисперсионных систем, массовой доля, вещества молекулярного и немолекулярного строения, дисперсионных систем, минеральных вод. Ознакомьтесь с этикетками на бутылках с минеральной водой. 1Какие ионы входят в состав этих вод? Как их обнаружить? 2. Налейте в пробирку 2 мл минеральной воды. 3. Добавьте 4 мл раствора карбоната натрия. Что вы наблюдаете? Какой ион обнаружен? Запишите уравнение химической реакции. 4. В пробирку налейте 2 мл минеральной воды. 5. Добавьте 4 мл раствора соляной кислоты. Что вы наблюдаете? Какой ион обнаружен? Запишите уравнение химической реакции. Литература: 1.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2010, 2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013. 3. http://ru.wikipedia.org- энциклопедия 4. .Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016. ![owl%20book[1]](117591_html_8989278.png) Самостоятельная работа №2: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
Инструкция по эксплуатации модели С° чернила сублимируют (переходят в газообразное состояние) и проникают в поверхностный слой синтетических материалов, образуя прочные... |
 |
Ф. А. Брокгауз И. А. Ефрон Энциклопедический словарь (П-2) При переходе тел из твердого состояния в жидкое и потом в газообразное или при обратных переходах тел, без изменения их химического... |
|
Нанообъекты занимают промежуточное состояние между атомно-молекулярным... Следует подчеркнуть, что нанообъекты занимают промежуточное состояние между атомно-молекулярным и конденсированным непрерывным (континуальным)... |
|
Гентамицин I. Общие сведения Гентамицина сульфат 4% раствор – лекарственное средство, содержащее в качестве действующего вещества гентамицина сульфат. В 1 мл... |
|
А могут быть превышены при написании дозы этого вещества прописью с восклицательным знаком Лекарственная форма придаёт лекарственному средству или лекарственному растительному сырью удобное для применения состояние, при... |
|
Руководство по общей рецептуре для студентов медицинских училищ и колледжей Фармакология знакомит нас с химическими веществами, их биологическими свойствами и фармакотерапевтическим действием, при помощи которого... |
|
Руководство по общей рецептуре для студентов медицинских училищ и колледжей Фармакология знакомит нас с химическими веществами, их биологическими свойствами и фармакотерапевтическим действием, при помощи которого... |
|
Инструкция о порядке уничтожения использованных ампул из-под наркотических... Заявка на наркотические средства и психотропные вещества, сильнодействующие вещества списка пккн для многопрофильного стационара... |
|
Программа предметного курса для учащихся 11 класса Пояснительная записка При рассмотрении теоретического материала, выполнении лабораторных и практических работ используются вещества, имеющие практическое... |
|
идентификация вещества / препарата и компании / предприятия Соответствующие установленные области применения вещества или смеси и нерекомендуемые области применения |
|
идентификация вещества / препарата и компании / предприятия Соответствующие установленные области применения вещества или смеси и нерекомендуемые области применения |
|
Правила освидетельствования лица, которое управляет транспортным... Освидетельствованию на состояние алкогольного опьянения, медицинскому освидетельствованию на состояние опьянения подлежит водитель... |
|
Правительство российской федерации постановление Льствование на состояние опьянения, медицинского освидетельствования этих лиц на состояние опьянения и оформления его результатов... |
|
Ооо ветпродукт инструкция Тилозин 50 и Тилозин 200 – антибактериальные лекарственные средства в форме растворов для инъекций, содержащие в качестве действующего... |
|
Система стандартов безопасности труда пожаровзрывоопасность веществ и материалов Настоящий стандарт распространяется на простые вещества, химические соединения и их смеси в различных агрегатных состояниях и комбинациях,... |
|
Инструкция №1/10 по применению дезинфицирующего средства «жавель син (javel chin)» В качестве действующего вещества в состав средства входит натрий дихлоризоцианурат дигидрат–80,5%, а также вспомогательные вещества... |