Ерёмин В. В. - Общая химия - Основные понятия химии (Лекция 1)

• Наука - это способ познания материального мира через построение проверяемых моделей.  

• Существуют разные способы познания: рациональные и иррациональные.  

• Наука, философия и религия занимаются разными аспектами познания мира.  

• Физика изучает общие законы природы.  

• Химия изучает вещества и их превращения.  

• Биология изучает живые системы.  

• Химия изучает вещества, их строение, свойства и превращения.  

• Основные понятия химии: вещества и химические реакции.  

• Химия ограничена тремя параметрами: энергия, время и расстояние.  

• Главный закон химии - сохранение массы.  

• Химическая реакция - это превращение одних веществ в другие с изменением состава или строения.  

• Периодический закон Менделеева - следствие квантовой механики атомов.  

• Принцип электронейтральности не является законом химии, а скорее следствием химической термодинамики.  

• Закон действующих масс включает два аспекта: термодинамический и кинетический.  

• Кинетический закон действующих масс утверждает, что скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных коэффициентам.  

• Основная теория химии - атомно-молекулярная, рассматривающая вещества с точки зрения строения и химических связей.  

• Квантовая механика определяет строение атомов и молекул, что влияет на физические и химические свойства веществ.  

• Химическая термодинамика изучает равновесие в химических системах.  

• Химическая кинетика изучает скорости и механизмы химических реакций.  

• Структурная теория органических соединений включает стереохимию, учитывающую пространственные эффекты на химические свойства.  

• Вещество - одно из важнейших понятий химии, включающее определение, классификацию и основные свойства.  

• Год назад в базах данных было около 107 миллионов веществ.  

• В 2015 году было зарегистрировано 100-миллионное вещество — средство от лейкемии.  

• Сегодня в базах данных 127 миллионов веществ, за год добавилось 17 миллионов.  

• В базах данных содержатся вещества с известными свойствами.  

• У водорода семь изотопов, из которых два устойчивы.  

• У кислорода три устойчивых изотопа, что приводит к девяти возможным молекулам воды.  

• У углерода два устойчивых изотопа, что увеличивает количество возможных молекул.  

• Изотопно замещенные молекулы имеют разные свойства, например, тяжелая вода тяжелее обычной.  

• Тяжелые атомы водорода медленнее обмениваются с другими веществами, что влияет на скорость реакций в организме.  

• Состав вещества описывается химической формулой.  

• Существуют молекулярные, эмпирические и структурные формулы.  

• Структурные формулы могут включать стереохимию для отображения пространственных конфигураций молекул.  

• Пример молекулярной формулы: C2H6O.  

• Пример структурной формулы: C2H5OH.  

• Пример формулы со стереохимией: C4H10O.  

• Массовая доля элемента показывает соотношение массы элемента к общей массе молекулы.  

• Мольная доля элемента показывает соотношение числа атомов элемента к общему числу атомов в веществе.  

• Массовая доля позволяет найти только простейшую формулу, но не молекулярную.  

• Вещество — это совокупность атомов, молекул и ионов.  

• Вещества делятся на индивидуальные и смеси.  

• Абсолютно чистых веществ не бывает, чистота определяется допустимой погрешностью.  

• У смеси также может быть химическая формула.  

• Пример: смесь 50% CH4 и 50% C2H6.  

• Средняя молярная масса смеси: 23 г/моль.  

• Молярная масса воздуха: 29 г/моль.  

• Основные компоненты воздуха: кислород 21%, азот 78%, аргон 1%.  

• Углекислый газ CO2: 0.04%, растет с 2013 года.  

• У смеси есть средняя формула.  

• Пример: CH1.5H5.  

• Смесь - это вещество, но не индивидуальное.  

• Вещества состоят из атомов.  

• Существует 118 элементов, 117 из них стабильны.  

• Самый распространенный элемент во Вселенной - водород 93%.  

• Самый распространенный элемент в земной коре - кислород 47%.  

• В организме человека: кислород 65%, углерод 18%, водород 10%, азот 4%.  

• Атомная масса может быть не целой.  

• Пример: хлор 35.5% и 37%.  

• Бром: 79.9% и 81%.  

• Определение количества вещества: 1 моль = 6.02214076 × 10^23 частиц.  

• Число Авогадро: 6.02214076 × 10^23 моль^-1.  

• Число Авогадро - масштабный множитель для пересчета атомов и молекул.  

• Количество вещества обозначается как "н" и рассчитывается по формуле: ф поделить на ф малярное.  

• Ф - это экстенсивное свойство, прямо пропорциональное количеству атомов или молекул.  

• Примеры экстенсивных свойств: масса, объем, заряд.  

• Малярная масса: н равно м маленькое поделить на м большое.  

• Малярный объем: объем поделить на малярный объем, который равен малярной массе, деленной на плотность.  

• Для идеальных газов малярный объем равен рт поделить на п.  

• Определение химической реакции и уравнение реакции.  

• Уравнение реакции включает реагенты, основные продукты и условия.  

• Пример расчета по уравнению реакции: избыток толуола и азотной кислоты.  

• Химическая переменная заменяет несколько переменных одной.  

• Изменение химической переменной показывает изменение количества вещества, нормированное на его коэффициент.  

• Начальное значение химической переменной равно нулю.  

• Пример расчета для реакции водорода с кислородом.  

• Максимальное значение химической переменной при полном реагировании водорода.  

• Расчет количества веществ в любой момент времени через химическую переменную.  

• Введение в химию, основные законы и теории.  

• Важность расчета по уравнениям реакций для изучения химических реакций.  

• Использование условий выхода, термодинамических и кинетических характеристик.  

• В следующий раз: строение вещества и атома.