Kapitel 1.
Allgemeine chemische und umweltbedingte Muster.
Wo beginnt Chemie?
Ist das eine schwierige Frage? Jeder wird es anders beantworten.
In der weiterführenden Schule lernen die Schüler über mehrere Jahre Chemie. Viele Menschen bestehen ihre Abschlussprüfung in Chemie recht gut. Jedoch…
Gespräche mit Bewerbern und dann mit Studienanfängern zeigen, dass die Restkenntnisse in Chemie nach der Sekundarschule unbedeutend sind. Einige verwirren sich in verschiedenen Definitionen und chemischen Formeln, während andere nicht einmal die Grundkonzepte und Gesetze der Chemie reproduzieren können, ganz zu schweigen von den Konzepten und Gesetzen der Ökologie.
Ihre Chemie hat nie funktioniert.
Chemie beginnt offenbar mit einer tiefen Beherrschung ihrer Grundlagen und vor allem der grundlegenden Konzepte und Gesetze.
1.1. Grundlegende chemische Konzepte.
In der Tabelle von D. I. Mendeleev stehen neben dem Elementsymbol Zahlen. Eine Zahl gibt die Ordnungszahl des Elements an, die zweite die Atommasse. Die Seriennummer hat ihre eigene physikalische Bedeutung. Wir werden später darüber sprechen, hier werden wir uns auf die Atommasse konzentrieren und hervorheben, in welchen Einheiten sie gemessen wird.
Es sei gleich darauf hingewiesen, dass es sich bei der in der Tabelle angegebenen Atommasse eines Elements um einen relativen Wert handelt. Als Einheit der relativen Atommasse wird 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms, eines Isotops mit der Massenzahl 12, angenommen und die Atommasseneinheit /amu/ genannt. Daher 1 amu gleich 1/12 der Masse des Kohlenstoffisotops 12 C. Und es ist gleich 1,667 * 10 –27 kg. /Die absolute Masse eines Kohlenstoffatoms beträgt 1,99*10 –26 kg./
Atommasse, in der Tabelle angegeben, ist die Masse des Atoms, ausgedrückt in Atommasseneinheiten. Die Menge ist dimensionslos. Speziell für jedes Element gibt die Atommasse an, wie oft die Masse eines bestimmten Atoms größer oder kleiner als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms ist.
Das Gleiche gilt für das Molekulargewicht.
Molekulare Masse ist die Masse eines Moleküls, ausgedrückt in atomaren Masseneinheiten. Auch die Größe ist relativ. Die Molekülmasse einer bestimmten Substanz ist gleich der Summe der Massen der Atome aller Elemente, aus denen das Molekül besteht.
Ein wichtiger Begriff in der Chemie ist der Begriff „Maulwurf“. Mol– eine solche Substanzmenge, die 6,02 * 10 23 Struktureinheiten /Atome, Moleküle, Ionen, Elektronen usw./ enthält. Mol der Atome, Mol der Moleküle, Mol der Ionen usw.
Die Masse eines Mols eines bestimmten Stoffes wird als Molar / oder Molmasse / Masse bezeichnet. Sie wird in g/mol oder kg/mol gemessen und mit dem Buchstaben „M“ bezeichnet. Beispielsweise beträgt die Molmasse der Schwefelsäure M H 2 SO4 = 98 g/mol.
Das nächste Konzept ist „Äquivalent“. Äquivalent/E/ ist die Gewichtsmenge einer Substanz, die mit einem Mol Wasserstoffatomen interagiert oder diese Menge bei chemischen Reaktionen ersetzt. Daher ist das Äquivalent von Wasserstoff E H gleich eins. /E N =1/. Das Sauerstoffäquivalent E O beträgt acht /E O =8/.
Man unterscheidet zwischen dem chemischen Äquivalent eines Elements und dem chemischen Äquivalent eines komplexen Stoffes.
Das Äquivalent eines Elements ist eine variable Größe. Es hängt von der Atommasse /A/ und der Wertigkeit /B/ ab, die das Element in einer bestimmten Verbindung hat. E=A/B. Bestimmen wir zum Beispiel das Schwefeläquivalent in den Oxiden SO 2 und SO 3. In SO 2 E S =32/4=8 und in SO 3 E S =32/6=5,33.
Die Molmasse eines Äquivalents, ausgedrückt in Gramm, wird Äquivalentmasse genannt. Daher beträgt die äquivalente Masse von Wasserstoff ME H = 1 g/mol, die äquivalente Masse von Sauerstoff ME O = 8 g/mol.
Das chemische Äquivalent einer komplexen Substanz (Säure, Hydroxid, Salz, Oxid) ist die Menge der entsprechenden Substanz, die mit einem Mol Wasserstoffatomen interagiert, d. h. mit einem Äquivalent Wasserstoff oder ersetzt diese Menge Wasserstoff oder einen anderen Stoff bei chemischen Reaktionen.
Säureäquivalent/E K/ ist gleich dem Quotienten aus dem Molekulargewicht der Säure dividiert durch die Anzahl der an der Reaktion beteiligten Wasserstoffatome. Wenn für die Säure H 2 SO 4 beide Wasserstoffatome H 2 SO 4 +2NaOH=Na 2 SO+2H 2 O reagieren, ist das Äquivalent EN 2 SO4 = M H 2 SO 4 /n H =98/2=49
Hydroxidäquivalent /E hydr. / ist definiert als der Quotient aus dem Molekulargewicht des Hydroxids geteilt durch die Anzahl der reagierenden Hydroxogruppen. Das Äquivalent von NaOH ist beispielsweise gleich: E NaOH = M NaOH / n OH = 40/1 = 40.
Salzäquivalent/E-Salz/ kann berechnet werden, indem sein Molekulargewicht durch das Produkt aus der Anzahl der reagierenden Metallatome und ihrer Wertigkeit dividiert wird. Somit ist das Äquivalent des Salzes Al 2 (SO 4) 3 gleich E Al 2 (SO 4) 3 = M Al 2 (SO 4) 3 /6 = 342/2,3 = 342/6 = 57.
Oxidäquivalent/E ok / kann als Summe der Äquivalente des entsprechenden Elements und Sauerstoffs definiert werden. Beispielsweise entspricht das Äquivalent von CO 2 der Summe der Äquivalente von Kohlenstoff und Sauerstoff: E CO 2 = EC + E O = 3 + 8 = 7.
Für gasförmige Stoffe ist es zweckmäßig, äquivalente Volumina /E V / zu verwenden. Da unter normalen Bedingungen ein Mol Gas ein Volumen von 22,4 Litern einnimmt, lässt sich anhand dieses Wertes leicht das äquivalente Volumen eines beliebigen Gases ermitteln. Betrachten wir Wasserstoff. Die Molmasse von Wasserstoff 2g nimmt ein Volumen von 22,4 Litern ein, dann nimmt seine Äquivalentmasse von 1g ein Volumen von 11,2 Litern / oder 11200 ml / ein. Daher E V N =11,2l. Das äquivalente Chlorvolumen beträgt 11,2 l /E VCl = 11,2 l/. Das äquivalente CO-Volumen beträgt 3,56 /E VC O =3,56 l/.
Bei stöchiometrischen Berechnungen von Austauschreaktionen wird das chemische Äquivalent eines Elements oder einer komplexen Substanz verwendet, bei den entsprechenden Berechnungen von Redoxreaktionen werden Oxidations- und Reduktionsäquivalente verwendet.
Oxidatives Äquivalent ist definiert als der Quotient aus dem Molekulargewicht des Oxidationsmittels geteilt durch die Anzahl der Elektronen, die es in einer bestimmten Redoxreaktion aufnimmt.
Das Reduktionsäquivalent ist gleich dem Molekulargewicht des Reduktionsmittels dividiert durch die Anzahl der Elektronen, die es bei einer bestimmten Reaktion abgibt.
Schreiben wir die Redoxreaktion auf und bestimmen wir das Äquivalent von Oxidationsmittel und Reduktionsmittel:
5N 2 aS+2KMnO 4 +8H 2 SO 4 =S+2MnSO 4 +K 2 SO 4 +5Na 2 SO 4 +8H 2 O
Das Oxidationsmittel bei dieser Reaktion ist Kaliumpermanganat. Das Äquivalent des Oxidationsmittels entspricht der Masse von KMnO 4 dividiert durch die Anzahl der Elektronen, die das Oxidationsmittel bei der Reaktion aufnimmt (ne=5). E KMnO 4 =M KMnO 4 /ne=158/5=31,5. Die Molmasse des Äquivalents des Oxidationsmittels KMnO 4 im sauren Medium beträgt 31,5 g/mol.
Das Äquivalent des Reduktionsmittels Na 2 S beträgt: E Na 4 S = M Na 4 S / ne = 78/2 = 39. Die Molmasse des Na 2 S-Äquivalents beträgt 39 g/mol.
Bei elektrochemischen Prozessen, insbesondere bei der Elektrolyse von Stoffen, wird ein elektrochemisches Äquivalent verwendet. Das elektrochemische Äquivalent wird als Quotient aus dem chemischen Äquivalent der an der Elektrode freigesetzten Substanz dividiert durch die Faraday-Zahl /F/ bestimmt. Das elektrochemische Äquivalent wird im entsprechenden Abschnitt der Vorlesung ausführlicher besprochen.
Wertigkeit. Wenn Atome interagieren, entsteht zwischen ihnen eine chemische Bindung. Jedes Atom kann nur eine bestimmte Anzahl von Bindungen eingehen. Die Anzahl der Bindungen bestimmt eine solche einzigartige Eigenschaft jedes Elements, die als Wertigkeit bezeichnet wird. In seiner allgemeinsten Form bezieht sich Valenz auf die Fähigkeit eines Atoms, eine chemische Bindung einzugehen. Als Wertigkeitseinheit wird eine chemische Bindung angenommen, die ein Wasserstoffatom eingehen kann. In dieser Hinsicht ist Wasserstoff ein einwertiges Element und Sauerstoff ein zweiwertiges Element, weil Mit einem Sauerstoffatom können nicht mehr als zwei Wasserstoffatome eine Bindung eingehen.
Die Fähigkeit, die Wertigkeit jedes Elements, auch in einer chemischen Verbindung, zu bestimmen, ist eine notwendige Voraussetzung für den erfolgreichen Abschluss eines Chemiestudiums.
Valenz ist auch mit einem solchen Konzept der Chemie verbunden wie Oxidationszustand. Der Oxidationssubzustand ist die Ladung, die ein Element in einer ionischen Verbindung hat oder in einer kovalenten Verbindung hätte, wenn das gemeinsame Elektronenpaar vollständig zu einem elektronegativeren Element verschoben würde. Der Oxidationszustand hat nicht nur einen numerischen Ausdruck, sondern auch ein entsprechendes Ladungszeichen (+) oder (–). Valence hat diese Zeichen nicht. In H 2 SO 4 ist die Oxidationsstufe beispielsweise: Wasserstoff +1, Sauerstoff –2, Schwefel +6, und die Wertigkeit beträgt dementsprechend 1, 2, 6.
Wertigkeit und Oxidationsstufe in Zahlenwerten stimmen nicht immer im Wert überein. Beispielsweise beträgt in einem Molekül Ethylalkohol CH 3 –CH 2 –OH die Wertigkeit des Kohlenstoffs 6, des Wasserstoffs die Wertigkeit 1, des Sauerstoffs die Wertigkeit 2 und die Oxidationsstufe beispielsweise des ersten Kohlenstoffs beträgt –3, die des zweiten –1: –3 CH 3 – –1 CH 2 –OH.
1.2. Grundlegende Umweltkonzepte.
In letzter Zeit ist der Begriff „Ökologie“ tief in unser Bewusstsein eingedrungen. Dieses bereits 1869 von E. Haeckel eingeführte Konzept stammt aus dem Griechischen oikos- Haus, Ort, Wohnung, Logos– die Lehre / stört die Menschheit immer mehr.
In Biologielehrbüchern Ökologie definiert als die Wissenschaft der Beziehung zwischen lebenden Organismen und ihrer Umwelt. Eine fast stimmige Definition der Ökologie gibt B. Nebel in seinem Buch „Science of the Environment“ – Ökologie ist die Wissenschaft verschiedener Aspekte der Interaktion von Organismen untereinander und mit der Umwelt. Eine breitere Interpretation findet sich in anderen Quellen. Zum Beispiel Ökologie – 1/. Die Wissenschaft, die die Beziehung zwischen Organismen und ihren systemischen Baugruppen und der Umwelt untersucht; 2/. Eine Reihe wissenschaftlicher Disziplinen, die die Beziehung systemischer biologischer Strukturen (von Makromolekülen bis zur Biosphäre) untereinander und mit der Umwelt untersuchen; 3/. Eine Disziplin, die die allgemeinen Funktionsgesetze von Ökosystemen auf verschiedenen hierarchischen Ebenen untersucht; 4/. Eine umfassende Wissenschaft, die den Lebensraum lebender Organismen untersucht; 5/. Untersuchung der Stellung des Menschen als Spezies in der Biosphäre des Planeten, seiner Verbindungen zu Ökosystemen und der Auswirkungen auf diese; 6/. Die Wissenschaft vom Überleben in der Umwelt. / N. A. Agidzhanyan, V. I. Torshik. Humanökologie./. Der Begriff „Ökologie“ bezieht sich jedoch nicht nur auf die Ökologie als Wissenschaft, sondern auf den Zustand der Umwelt selbst und ihre Auswirkungen auf Menschen, Flora und Fauna.
Alles um uns herum – auf der Straße, auf einem Roboter, in öffentlichen Verkehrsmitteln – hat etwas mit Chemie zu tun. Und wir selbst bestehen aus einer Vielzahl chemischer Elemente und Prozesse. Daher ist die Frage, wie man Chemie lernt, durchaus relevant.
Dieser Artikel richtet sich an Personen über 18 Jahre
Sind Sie schon 18 geworden?
Methoden des Chemieunterrichts
Kein einziger Industrie- und Landwirtschaftszweig kommt ohne diese Wunderwissenschaft aus. Moderne Technologien nutzen alle möglichen Entwicklungen, um den Fortschritt voranzutreiben. Medizin und Pharmakologie, Bauwesen und Leichtindustrie, Kochen und unser Alltag – sie alle hängen von der Chemie, ihrer Theorie und Forschung ab.
Aber nicht alle jungen Menschen im schulpflichtigen Alter verstehen die Notwendigkeit und Bedeutung der Chemie in unserem Leben, besuchen keinen Unterricht, hören nicht auf Lehrer und vertiefen sich nicht in die Essenz der Prozesse. Um den Schülern der Klassen 8, 9, 10 Interesse und Liebe für die Naturwissenschaften und den Lehrplan zu vermitteln, wenden Lehrer unterschiedliche Methoden und Bildungstechnologien, spezifische Methoden und Forschungstechnologien an.
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Ist es einfach, Chemie alleine zu lernen?
Es kommt oft vor, dass ein Student nach Abschluss eines Kurses in einem bestimmten Fach an der High School oder am College feststellt, dass er nicht aufmerksam zugehört und nichts verstanden hat. Dies kann sich in seiner Jahresnote widerspiegeln und ihn möglicherweise sogar einen Budgetplatz an der Universität kosten. Daher versuchen viele unvorsichtige Schüler, selbstständig Chemie zu lernen.
Und hier tauchen Fragen auf. Ist das echt? Ist es möglich, ein schwieriges Fach alleine zu lernen? Wie organisiere ich meine Zeit richtig und wo fange ich an? Natürlich ist es möglich und durchaus realistisch, Hauptsache Ausdauer und der Wille, sein Ziel zu erreichen. Wo soll man anfangen? So trivial es auch klingen mag, die Motivation spielt im gesamten Prozess eine entscheidende Rolle. Es kommt darauf an, ob Sie lange an Lehrbüchern sitzen, Formeln und Tabellen lernen, Abläufe aufschlüsseln und Experimente durchführen können.
Sobald Sie ein Ziel für sich identifiziert haben, müssen Sie mit der Umsetzung beginnen. Wenn Sie anfangen, Chemie von Grund auf zu lernen, können Sie sich mit Lehrbüchern für den Lehrplan der 8. Klasse, Ratgebern für Anfänger und Laborheften eindecken, in denen Sie die Ergebnisse Ihrer Experimente aufschreiben. Doch es gibt oft Situationen, in denen der Heimunterricht nicht effektiv ist und nicht die gewünschten Ergebnisse bringt. Die Gründe können vielfältig sein: mangelndes Durchhaltevermögen, mangelnde Willenskraft, manche Aspekte sind unklar, ohne die eine Weiterbildung keinen Sinn macht.
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Kann man schnell Chemie lernen?
Viele Schüler und Studenten möchten Chemie ohne großen Aufwand und in kurzer Zeit von Grund auf lernen und suchen online nach Möglichkeiten, das Fach in 5 Minuten, an einem Tag, in einer Woche oder einem Monat zu lernen. Es ist unmöglich zu sagen, wie lange es dauern wird, Chemie zu lernen. Es hängt alles vom Wunsch, der Motivation, den Fähigkeiten und Fertigkeiten jedes einzelnen Schülers ab. Und es sei daran erinnert, dass schnell erlernte Informationen genauso schnell aus unserem Gedächtnis verschwinden. Lohnt es sich daher, den gesamten Schulchemiekurs an einem Tag schnell zu erlernen? Oder ist es besser, sich mehr Zeit zu nehmen und dann alle Prüfungen mit Bravour zu bestehen?
Unabhängig davon, wie lange Sie Chemie studieren möchten, lohnt es sich, praktische Methoden zu wählen, die Ihnen das ohnehin schon schwierige Erlernen der Grundlagen der organischen und anorganischen Chemie, der Eigenschaften chemischer Elemente, Formeln, Säuren, Alkane und vieles mehr erleichtern.
Die beliebteste Methode, die in weiterführenden Schulen, Vorschuleinrichtungen und in Kursen zum Erlernen eines bestimmten Fachs eingesetzt wird, ist die Spielmethode. Es ermöglicht Ihnen, sich eine große Menge an Informationen in einer einfachen und zugänglichen Form zu merken, ohne viel Aufwand zu betreiben. Man kann sich einen Apotheker-Koffer für junge Leute kaufen (ja, lassen Sie sich davon nicht stören) und sieht viele wichtige Prozesse und Reaktionen in einfacher Form, beobachtet das Zusammenspiel verschiedener Substanzen und ist gleichzeitig ziemlich sicher. Nutzen Sie außerdem die Methode der Karten oder Aufkleber, die Sie auf verschiedene Gegenstände kleben (dies eignet sich besonders für die Küche) und auf denen der Name des chemischen Elements, seine Eigenschaften und die Formel angegeben sind. Wenn Sie im ganzen Haus auf solche Bilder stoßen, werden Sie sich unbewusst an die notwendigen Daten erinnern.
Alternativ können Sie ein Buch für Kinder kaufen, das in einfacher Form die Ausgangs- und Hauptpunkte beschreibt, oder Sie schauen sich ein Lehrvideo an, in dem anhand von Heimversuchen chemische Reaktionen erklärt werden.
Vergessen Sie nicht, sich selbst zu kontrollieren, indem Sie Tests und Beispiele durchführen und Probleme lösen – so können Sie Ihr Wissen festigen. Nun, wiederholen Sie den Stoff, den Sie bereits zuvor gelernt haben, und den neuen Stoff, den Sie jetzt lernen. Es ist die Rückmeldung und Erinnerung, die es ermöglicht, alle Informationen im Kopf zu behalten und sie vor der Prüfung nicht zu vergessen.
Ein wichtiger Punkt ist die Hilfe Ihres Smartphones oder Tablets, auf dem Sie spezielle Lernprogramme zum Erlernen der Chemie installieren können. Solche Anwendungen können kostenlos heruntergeladen werden, indem Sie den gewünschten Wissensstand auswählen – für Anfänger (wenn Sie von Grund auf lernen), Mittelstufe (Oberstufenkurs) oder Fortgeschrittene (für Studierende der biologischen und medizinischen Fakultäten). Der Vorteil solcher Geräte besteht darin, dass man von überall und zu jeder Zeit etwas wiederholen oder Neues lernen kann.
Und schlussendlich. Ganz gleich, in welchem Bereich Sie in Zukunft erfolgreich sein werden: Wissenschaft, Wirtschaft, Bildende Kunst, Landwirtschaft, Militär oder Industrie – denken Sie daran, dass Kenntnisse in Chemie niemals überflüssig sein werden!
Die Wissenschaft der Chemie ist sehr interessant und ihr Wissen kann für absolut jeden Menschen im Leben nützlich sein. Es stellt sich jedoch heraus, dass es nicht so einfach ist, es anhand eines Schulbuchs zu verstehen, insbesondere wenn man bedenkt, dass der Lehrer nicht immer Zeit hat, alle Fragen der Schüler zu beantworten. Dieses von E. N. Frenkel zusammengestellte Selbstlernbuch wurde genau dafür erstellt, darin Antworten auf alle Ihre Fragen zu finden.
Die Informationen im Buch werden so aufbereitet, dass sie möglichst verständlich sind, d.h. Hier gibt es nicht nur trockene Fakten. Sie können eine theoretische Aussage lesen und sehen sofort Erklärungen, die in gewöhnlichen Lehrbüchern nicht zu finden sind. Das Buch erklärt auch, wie man Probleme löst, gibt Aufgaben zur Vertiefung des Stoffes und enthält Aufgaben aus dem Einheitlichen Staatsexamen. Dieses Buch wird für alle nützlich sein, die den Chemiekurs in der Schule besser verstehen, ihr Wissen vertiefen und sich an das erinnern möchten, was sie zuvor gelernt haben. Es kann von Schülern und Bewerbern bei der Prüfungsvorbereitung an medizinischen Universitäten oder Chemie-Fakultäten genutzt werden. Es wird auch für jeden interessant sein, der sich einfach für die Wissenschaft der Chemie interessiert, ihr aber aus irgendeinem Grund in der Schule nicht genügend Aufmerksamkeit geschenkt hat. Nach dem Studium des Buches kommt man zu dem Schluss, dass Chemie nicht so kompliziert und vor allem eine interessante Wissenschaft ist.
Das Werk gehört zur Gattung der Bildungsliteratur. Es wurde 2016 im AST-Verlag veröffentlicht. Das Buch ist Teil der Reihe „Middle and High School. Best Teaching Methods“. Auf unserer Website können Sie das Buch „Chemie. Selbstbetriebsanleitung. Ein Buch für alle, die Prüfungen bestehen sowie Chemie verstehen und lieben wollen. Elemente der allgemeinen, anorganischen und organischen Chemie“ in fb2, rtf, epub herunterladen, PDF-, TXT-Format oder online lesen. Die Bewertung des Buches liegt bei 4,46 von 5. Hier können Sie vor der Lektüre auch Rezensionen von Lesern einholen, die das Buch bereits kennen, und deren Meinung erfahren. Im Online-Shop unseres Partners können Sie das Buch in Papierform kaufen und lesen.
E.N.Frenkel
Chemie-Tutorial
Ein Handbuch für alle, die Chemie nicht kennen, aber lernen und verstehen wollen
Teil I. Elemente der allgemeinen Chemie
(erster Schwierigkeitsgrad)
Ich, Frenkel Evgenia Nikolaevna, Verdiente Hochschullehrerin der Russischen Föderation, Absolventin der Fakultät für Chemie der Moskauer Staatlichen Universität im Jahr 1972, Lehrerfahrung 34 Jahre. Darüber hinaus bin ich Mutter von drei Kindern und Großmutter von vier Enkelkindern, von denen das älteste zur Schule geht.
Ich mache mir Sorgen um das Problem der Schulbücher. Das Hauptproblem vieler von ihnen ist die schwierige Sprache, die eine zusätzliche „Übersetzung“ in eine für die Schüler verständliche Sprache erfordert, um Lehrmaterial zu präsentieren. Oftmals kommen Gymnasiasten mit der Bitte auf mich zu: „Übersetzen Sie den Text des Lehrbuchs so, dass er verständlich ist.“ Deshalb habe ich einen „Selbstlehrer in Chemie“ geschrieben, in dem viele komplexe Sachverhalte völlig verständlich und zugleich wissenschaftlich dargestellt werden. Basierend auf diesem „Selbstlehrer“, der 1991 verfasst wurde, habe ich das Programm und die Inhalte der Vorbereitungskurse entwickelt. Hunderte Schüler lernten dort. Viele von ihnen fingen bei Null an und verstanden das Thema nach 40 Unterrichtsstunden so gut, dass sie die Prüfungen mit „4“ und „5“ bestanden. Deshalb verkaufen sich meine Selbstlernhandbücher in unserer Stadt wie warme Semmeln.
Vielleicht finden auch andere meine Arbeit nützlich?
Der Artikel wurde mit Unterstützung des MakarOFF-Schulungszentrums erstellt. Das Schulungszentrum bietet Ihnen die Möglichkeit, kostengünstig Manikürekurse in Moskau zu belegen. Die professionelle Maniküreschule bietet Schulungen in den Bereichen Maniküre, Pediküre, Nagelverlängerung und -design sowie Kurse für allgemeine Nageltechniker, Wimpernverlängerung, Microblading, Sugaring und Waxing an. Das Zentrum stellt Diplome nach Ausbildung und garantierter Anstellung aus. Detaillierte Informationen zu allen Schulungsprogrammen, Preisen, Zeitplänen, Aktionen und Rabatten, Kontakte auf der Website: www.akademiyauspeha.ru.
Vorwort
Liebe Leser! Der „Chemie-Selbstlehrer“, auf den wir Sie aufmerksam machen, ist kein gewöhnliches Lehrbuch. Es werden nicht lediglich einige Fakten dargelegt oder die Eigenschaften von Stoffen beschrieben. Der „Selbstlehrer“ erklärt und unterrichtet, auch wenn Sie Chemie leider nicht kennen oder verstehen und es Ihnen nicht möglich oder peinlich ist, sich zur Klärung an den Lehrer zu wenden. In handschriftlicher Form wird dieses Buch seit 1991 von Schülern verwendet, und weder in der Schule noch an der Universität gab es einen einzigen Schüler, der die Chemieprüfung nicht bestanden hat. Darüber hinaus kannten viele von ihnen überhaupt keine Chemie.
Der „Self-Teacher“ ist für die selbstständige Arbeit des Schülers konzipiert. Die Hauptsache ist, die Fragen zu beantworten, die beim Lesen im Text auftauchen. Wenn Sie die Frage nicht beantworten konnten, lesen Sie den Text noch einmal sorgfältig durch – alle Antworten finden Sie in der Nähe. Es ist auch ratsam, alle Übungen durchzuführen, die bei der Erklärung von neuem Stoff auftreten. Dabei helfen zahlreiche Trainingsalgorithmen, die in anderen Lehrbüchern praktisch nicht zu finden sind. Mit ihrer Hilfe lernen Sie:
Erstellen Sie chemische Formeln basierend auf der Wertigkeit.
Gleichungen chemischer Reaktionen aufstellen, Koeffizienten darin anordnen, auch in Gleichungen von Redoxprozessen;
Verfassen Sie elektronische Formeln (einschließlich elektronischer Kurzformeln) von Atomen und bestimmen Sie die Eigenschaften der entsprechenden chemischen Elemente;
Sagen Sie die Eigenschaften bestimmter Verbindungen voraus und bestimmen Sie, ob ein bestimmter Prozess möglich ist oder nicht.
Das Handbuch hat zwei Schwierigkeitsstufen. Selbstanleitung erster Schwierigkeitsgrad besteht aus drei Teilen.
Teil I. Elemente der allgemeinen Chemie ( veröffentlicht).
Teil II. Elemente der anorganischen Chemie.
Teil III. Elemente der organischen Chemie.
Bücher zweiter Schwierigkeitsgrad auch drei.
Theoretische Grundlagen der allgemeinen Chemie.
Theoretische Grundlagen der anorganischen Chemie.
Theoretische Grundlagen der organischen Chemie.
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Kapitel 1. Grundkonzepte der Chemie.
Kapitel 2. Die wichtigsten Klassen anorganischer Verbindungen.
Kapitel 3. Grundlegende Informationen über die Struktur des Atoms. Periodisches Gesetz von D.I.Mendeleev.
Kapitel 4. Das Konzept der chemischen Bindung. Kapitel 5. Lösungen. Kapitel 6. Elektrolytische Dissoziation.
Kapitel 7. Das Konzept der Redoxreaktionen. Kapitel 8. Berechnungen mit chemischen Formeln und Gleichungen.
Anwendung. |
Kapitel 1. Grundkonzepte der Chemie
Was ist Chemie? Wo begegnen uns chemische Phänomene?
Chemie ist überall. Das Leben selbst besteht aus einer unzähligen Vielfalt chemischer Reaktionen, dank derer wir atmen, den blauen Himmel sehen und den erstaunlichen Duft von Blumen riechen.
Was studiert Chemie?
Die Chemie untersucht Stoffe sowie die chemischen Prozesse, an denen diese Stoffe beteiligt sind.
Was ist ein Stoff?
Materie ist das, woraus die Welt um uns herum und wir selbst bestehen.
Was ist ein chemischer Prozess (Phänomen)?
ZU chemische Phänomene Dazu gehören Prozesse, die zu Veränderungen in der Zusammensetzung oder Struktur der Moleküle führen, aus denen ein bestimmter Stoff besteht*. Die Moleküle haben sich verändert – der Stoff hat sich verändert (er ist anders geworden), seine Eigenschaften haben sich verändert. Beispielsweise wurde frische Milch sauer, grüne Blätter wurden gelb, rohes Fleisch veränderte beim Frittieren seinen Geruch.
All diese Veränderungen sind eine Folge komplexer und vielfältiger chemischer Prozesse. Die Anzeichen einfacher chemischer Reaktionen, durch die sich die Zusammensetzung und Struktur von Molekülen ändert, sind jedoch dieselben: eine Änderung der Farbe, des Geschmacks oder Geruchs, die Freisetzung von Gas, Licht oder Wärme, das Auftreten eines Niederschlags.
Was sind Moleküle, deren Veränderung so unterschiedliche Erscheinungsformen mit sich bringt?
Moleküle sind die kleinsten Teilchen eines Stoffes und spiegeln dessen qualitative und quantitative Zusammensetzung sowie seine chemischen Eigenschaften wider.
Durch die Untersuchung der Zusammensetzung und Struktur eines Moleküls ist es möglich, viele Eigenschaften einer bestimmten Substanz als Ganzes vorherzusagen. Solche Forschung ist eine der Hauptaufgaben der Chemie.
Wie sind Moleküle aufgebaut? Woraus sind sie gemacht?
Moleküle bestehen aus Atomen. Die Atome in einem Molekül sind durch chemische Bindungen verbunden. Jedes Atom wird mit bezeichnet Symbol(chemisches Symbol). Beispielsweise ist H ein Wasserstoffatom, O ein Sauerstoffatom.
Die Anzahl der Atome in einem Molekül wird mit angegeben Index - Zahlen unten rechts nach dem Symbol.
Zum Beispiel:
Beispiele für Moleküle:
O 2 ist ein Sauerstoffmolekül, das aus zwei Sauerstoffatomen besteht;
H 2 O ist ein Wassermolekül, das aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom besteht.
Wenn die Atome nicht durch eine chemische Bindung verbunden sind, wird ihre Anzahl mit angegeben Koeffizient – Zahlen vor dem Symbol:
Die Anzahl der Moleküle wird ähnlich dargestellt:
2H 2 – zwei Wasserstoffmoleküle;
3H 2 O – drei Wassermoleküle.
Warum haben Wasserstoff- und Sauerstoffatome unterschiedliche Namen und unterschiedliche Symbole? Denn es handelt sich um Atome verschiedener chemischer Elemente.
Ein chemisches Element ist eine Atomart mit der gleichen Kernladung.
Was ist der Kern eines Atoms? Warum ist die Kernladung ein Zeichen dafür, dass ein Atom zu einem bestimmten chemischen Element gehört? Um diese Fragen zu beantworten, muss geklärt werden: Verändern sich Atome bei chemischen Reaktionen, woraus besteht ein Atom?
Ein neutrales Atom hat keine Ladung, obwohl es aus einem positiv geladenen Kern und negativ geladenen Elektronen besteht:
Bei chemischen Reaktionen Die Anzahl der Elektronen eines Atoms kann sich ändern, aber Die Ladung des Atomkerns ändert sich nicht. Daher ist die Ladung des Atomkerns eine Art „Pass“ eines chemischen Elements. Alle Atome mit einer Kernladung von +1 gehören zum chemischen Element Wasserstoff. Atome mit einer Kernladung von +8 gehören zum chemischen Element Sauerstoff.
Jedem chemischen Element wird ein chemisches Symbol (Zeichen), eine Seriennummer in der Tabelle von D. I. Mendeleev (die Seriennummer entspricht der Ladung des Atomkerns), ein spezifischer Name und für einige chemische Elemente eine spezielle Lesart des Symbols zugewiesen die chemische Formel (Tabelle 1).
Tabelle 1
Symbole (Zeichen) chemischer Elemente
| NEIN. | Nr. in der Tabelle von D.I. Mendeleev | Symbol | Einlesen der Formel | Name |
| 1 | 1 | H | Asche | Wasserstoff |
| 2 | 6 | C | Das | Kohlenstoff |
| 3 | 7 | N | de | Stickstoff |
| 4 | 8 | Ö | Ö | Sauerstoff |
| 5 | 9 | F | Fluor | Fluor |
| 6 | 11 | N / A | Natrium | Natrium |
| 7 | 12 | Mg | Magnesium | Magnesium |
| 8 | 13 | Al | Aluminium | Aluminium |
| 9 | 14 | Si | Silizium | Silizium |
| 10 | 15 | P | Sport | Phosphor |
| 11 | 16 | S | es | Schwefel |
| 12 | 17 | Cl | Chlor | Chlor |
| 13 | 19 | K | Kalium | Kalium |
| 14 | 20 | Ca | Kalzium | Kalzium |
| 15 | 23 | V | Vanadium | Vanadium |
| 16 | 24 | Cr | Chrom | Chrom |
| 17 | 25 | Mn | Mangan | Mangan |
| 18 | 26 | Fe | Eisen | Eisen |
| 19 | 29 | Cu | Kupfer | Kupfer |
| 20 | 30 | Zn | Zink | Zink |
| 21 | 35 | Br | Brom | Brom |
| 22 | 47 | Ag | argentinien | Silber |
| 23 | 50 | Sn | Stannum | Zinn |
| 24 | 53 | ICH | Jod | Jod |
| 25 | 56 | Ba | Barium | Barium |
| 26 | 79 | Au | Aurum | Gold |
| 27 | 80 | Hg | Hydrargyrum | Quecksilber |
| 28 | 82 | Pb | Plumbum | Führen |
Es gibt Substanzen einfach Und Komplex . Wenn ein Molekül aus Atomen eines chemischen Elements besteht, ist es das auch einfache Substanz. Einfache Substanzen - Ca, Cl 2, O 3, S 8 usw.
Moleküle komplexe Substanzen bestehen aus Atomen verschiedener chemischer Elemente. Komplexe Substanzen - H 2 O, NO, H 3 PO 4, C 12 H 22 O 11 usw.
Aufgabe 1.1. Geben Sie die Anzahl der Atome in den Molekülen komplexer Substanzen H 2 O, NO, H 3 PO 4, C 12 H 22 O 11 an und benennen Sie diese Atome.
Es stellt sich die Frage: Warum wird die Formel H 2 O immer für Wasser geschrieben und nicht für HO oder HO 2? Die Erfahrung zeigt, dass die Zusammensetzung von Wasser, das auf irgendeine Weise gewonnen oder aus einer beliebigen Quelle entnommen wird, immer der Formel H 2 O entspricht (wir sprechen von reinem Wasser).
Tatsache ist, dass die Atome in einem Wassermolekül und in einem Molekül einer anderen Substanz durch chemische Bindungen verbunden sind. Eine chemische Bindung verbindet mindestens zwei Atome. Wenn also ein Molekül aus zwei Atomen besteht und eines davon drei chemische Bindungen eingeht, dann geht das andere auch drei chemische Bindungen ein.
Anzahl chemischer Bindungen von einem Atom gebildet heißt Wertigkeit.
Wenn wir jede chemische Bindung mit einem Strich bezeichnen, erhalten wir für ein Molekül aus zwei AB-Atomen AB, wobei drei Striche die drei Bindungen angeben, die die Elemente A und B untereinander bilden.
In diesem Molekül sind die Atome A und B dreiwertig.
Es ist bekannt, dass das Sauerstoffatom zweiwertig ist, das Wasserstoffatom einwertig.
Frage. Wie viele Wasserstoffatome können an ein Sauerstoffatom binden?
ANTWORT: Zwei Atome. Die Zusammensetzung von Wasser wird durch die Formel H–O–H oder H 2 O beschrieben.
ERINNERN! Ein stabiles Molekül kann keine „freien“ oder „zusätzlichen“ Valenzen haben. Daher ist für ein Zwei-Elemente-Molekül die Anzahl der chemischen Bindungen (Valenzen) der Atome eines Elements gleich der Gesamtzahl der chemischen Bindungen der Atome des anderen Elements.
Wertigkeit der Atome einiger chemischer Elemente Konstante(Tabelle 2).
Tabelle 2
Der Wert konstanter Wertigkeiten einiger Elemente
Für andere Atome kann die Wertigkeit** aus der chemischen Formel der Substanz bestimmt (berechnet) werden. In diesem Fall ist es notwendig, die oben genannte Regel über chemische Bindungen zu berücksichtigen. Definieren wir zum Beispiel die Wertigkeit X Mangan Mn nach der Formel des Stoffes MnO 2:
Die Gesamtzahl der chemischen Bindungen, die von dem einen und dem anderen Element (Mn und O) gebildet werden, ist gleich:
X· 1 = 4; II · 2 = 4. Daher X= 4, d.h. In dieser chemischen Formel ist Mangan vierwertig.
PRAKTISCHE SCHLUSSFOLGERUNGEN
1. Wenn eines der Atome im Molekül einwertig ist, dann ist die Wertigkeit des zweiten Atoms gleich der Anzahl der Atome des ersten Elements (siehe Index!):
2. Wenn die Anzahl der Atome in einem Molekül gleich ist, dann ist die Wertigkeit des ersten Atoms gleich der Wertigkeit des zweiten Atoms:
3. Wenn eines der Atome keinen Index hat, dann ist seine Wertigkeit gleich dem Produkt aus der Wertigkeit des zweiten Atoms und seinem Index:
4. In anderen Fällen setzen Sie die Valenzen „über Kreuz“, d. h. Die Wertigkeit eines Elements ist gleich dem Index eines anderen Elements:
Aufgabe 1.2. Bestimmen Sie die Wertigkeiten von Elementen in Verbindungen:
CO 2, CO, Mn 2 O 7, Cl 2 O, P 2 O 3, AlP, Na 2 S, NH 3, Mg 3 N 2.
Hinweis. Geben Sie zunächst die Wertigkeit der Atome an, für die sie konstant ist. Die Wertigkeit der Atomgruppen OH, PO 4, SO 4 usw. wird auf die gleiche Weise bestimmt.
Aufgabe 1.3. Bestimmen Sie die Wertigkeiten von Atomgruppen (in den Formeln unterstrichen):
H 3 Postfach 4 ,Ca( OH) 2 , Ca 3 ( Postfach 4) 2, H 2 ALSO 4,Cu ALSO 4 .
(Hinweis! Dieselben Atomgruppen haben in allen Verbindungen die gleichen Valenzen.)
Wenn Sie die Wertigkeiten eines Atoms oder einer Atomgruppe kennen, können Sie eine Formel für eine Verbindung erstellen. Verwenden Sie dazu die folgenden Regeln.
Sind die Wertigkeiten der Atome gleich, dann ist auch die Anzahl der Atome gleich, d.h. Wir setzen keine Indizes:
Wenn die Wertigkeiten ein Vielfaches sind (beide werden durch die gleiche Zahl geteilt), dann wird die Anzahl der Atome des Elements mit einer niedrigeren Wertigkeit durch Division bestimmt:
In anderen Fällen werden die Indizes „über Kreuz“ ermittelt:
Aufgabe 1.4. Bilden Sie die chemischen Formeln der Verbindungen:
Stoffe, deren Zusammensetzung sich in chemischen Formeln widerspiegelt, können an chemischen Prozessen (Reaktionen) teilnehmen. Die grafische Notation, die einer bestimmten chemischen Reaktion entspricht, wird aufgerufen Reaktionsgleichung. Wenn beispielsweise Kohle verbrennt (mit Sauerstoff interagiert), kommt es zu einer chemischen Reaktion:
C + O 2 = CO 2.
Die Aufzeichnung zeigt, dass ein Kohlenstoffatom C mit einem Molekül Sauerstoff O 2 ein Molekül Kohlendioxid CO 2 bildet. Die Anzahl der Atome jedes chemischen Elements muss vor und nach der Reaktion gleich sein. Diese Regel ist eine Folge des Massenerhaltungssatzes der Materie. Massenerhaltungssatz: Die Masse der Ausgangsstoffe ist gleich der Masse der Reaktionsprodukte.
Das Gesetz wurde im 18. Jahrhundert entdeckt. M. V. Lomonosov und unabhängig von ihm A. L. Lavoisier.
Um dieses Gesetz zu erfüllen, ist es notwendig, die Koeffizienten in den Gleichungen chemischer Reaktionen so anzuordnen, dass sich die Anzahl der Atome jedes chemischen Elements infolge der Reaktion nicht ändert. Beispielsweise entstehen bei der Zersetzung des Berthollet-Salzes KClO 3 das Salz KCl und Sauerstoff O 2:
KClO 3 KCl + O 2.
Die Anzahl der Kalium- und Chloratome ist gleich, die Anzahl der Sauerstoffatome ist jedoch unterschiedlich. Gleichen wir sie aus:
Nun hat sich die Anzahl der Kalium- und Chloratome vor der Reaktion geändert. Gleichen wir sie aus:
Schließlich können Sie zwischen der rechten und der linken Seite der Gleichung ein Gleichheitszeichen setzen:
2KClO 3 = 2KСl + 3О 2.
Die resultierende Aufzeichnung zeigt, dass bei der Zersetzung des komplexen Stoffes KClO 3 zwei neue Stoffe entstehen – der komplexe KCl und der einfache – Sauerstoff O 2. Die Zahlen vor den Stoffformeln in den Gleichungen chemischer Reaktionen werden aufgerufen Koeffizienten.
Bei der Auswahl der Koeffizienten ist es nicht erforderlich, einzelne Atome zu zählen. Wenn sich die Zusammensetzung einiger Atomgruppen während der Reaktion nicht verändert hat, kann die Anzahl dieser Gruppen berücksichtigt und als Ganzes betrachtet werden. Erstellen wir eine Gleichung für die Reaktion der Stoffe CaCl 2 und Na 3 PO 4:
CaCl 2 + Na 3 PO 4 ……………….
Sequenzierung
1) Bestimmen wir die Wertigkeit der Ausgangsatome und der PO 4-Gruppe:
2) Schreiben wir die rechte Seite der Gleichung (vorerst ohne Indizes, die Formeln der Stoffe in Klammern müssen noch geklärt werden):
3) Stellen wir die chemischen Formeln der resultierenden Stoffe basierend auf den Wertigkeiten ihrer Bestandteile zusammen:
4) Achten wir auf die Zusammensetzung der komplexesten Verbindung Ca 3 (PO 4) 2 und gleichen wir die Anzahl der Calciumatome (es sind drei davon) und die Anzahl der PO 4-Gruppen (es sind zwei) aus:
5) Die Anzahl der Natrium- und Chloratome vor der Reaktion beträgt jetzt sechs. Setzen wir den entsprechenden Koeffizienten auf der rechten Seite des Diagramms vor die NaCl-Formel:
3CaCl 2 + 2Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6NaCl.
Mit dieser Reihenfolge ist es möglich, die Schemata vieler chemischer Reaktionen anzugleichen (mit Ausnahme komplexerer Redoxreaktionen, siehe Kapitel 7).
Arten chemischer Reaktionen. Chemische Reaktionen sind unterschiedlicher Art. Die vier Haupttypen sind Verbindung, Zersetzung, Substitution und Austausch.
1. Zusammengesetzte Reaktionen– aus zwei oder mehr Stoffen entsteht ein Stoff:
Zum Beispiel:
Ca + Cl 2 = CaCl 2.
2. Zersetzungsreaktionen– aus einem Stoff werden zwei oder mehr Stoffe gewonnen:
Zum Beispiel:
Ca(HCO 3) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
3. Substitutionsreaktionen– einfache und komplexe Stoffe reagieren, es entstehen auch einfache und komplexe Stoffe und der einfache Stoff ersetzt einen Teil der Atome des komplexen Stoffes:
A + BX AX + B.
Zum Beispiel:
Fe + CuSO 4 = Cu + FeSO 4.
4. Austauschreaktionen– hier reagieren zwei komplexe Stoffe und es entstehen zwei komplexe Stoffe. Bei der Reaktion tauschen komplexe Stoffe ihre Bestandteile aus:
Übungen zu Kapitel 1
1. Lernen Sie die Tabelle. 1. Testen Sie sich selbst, schreiben Sie die chemischen Symbole auf: Schwefel, Zink, Zinn, Magnesium, Mangan, Kalium, Kalzium, Blei, Eisen und Fluor.
2. Schreiben Sie die Symbole der chemischen Elemente, die in Formeln ausgesprochen werden, als: „ash“, „o“, „cuprum“, „es“, „pe“, „hydrargyrum“, „stannum“, „plumbum“, „en“, „ferrum“, „ce“, „argentum“. Benennen Sie diese Elemente.
3. Geben Sie die Anzahl der Atome jedes chemischen Elements in den Formeln der Verbindungen an:
Al 2 S 3, CaS, MnO 2, NH 3, Mg 3 P 2, SO 3.
4. Bestimmen Sie, welche Stoffe einfach und welche komplex sind:
Na 2 O, Na, O 2, CaCl 2, Cl 2.
Lesen Sie die Formeln dieser Substanzen.
5. Lernen Sie die Tabelle. 2. Erstellen Sie chemische Formeln von Stoffen basierend auf der bekannten Wertigkeit von Elementen und Atomgruppen:
6. Bestimmen Sie die Wertigkeit chemischer Elemente in Verbindungen:
N 2 O, Fe 2 O 3, PbO 2, N 2 O 5, HBr, SiH 4, H 2 S, MnO, Al 2 S 3.
7. Ordnen Sie die Koeffizienten und geben Sie die Arten chemischer Reaktionen an:
a) Mg + O 2 MgO;
b) Al + CuCl 2 AlCl 3 + Cu;
c) NaNO 3 NaNO 2 + O 2;
d) AgNO 3 + BaCl 2 AgCl + Ba(NO 3) 2;
e) Al + HCl AlCl 3 + H 2;
e) KOH + H 3 PO 4 K 3 PO 4 + H 2 O;
g) CH 4 C 2 H 2 + H 2 .
* Es gibt Stoffe, die nicht aus Molekülen aufgebaut sind. Auf diese Stoffe wird aber später eingegangen (siehe Kapitel 4).
** Streng genommen wird nach den folgenden Regeln nicht die Wertigkeit bestimmt, sondern die Oxidationsstufe (siehe Kapitel 7). Allerdings stimmen in vielen Verbindungen die Zahlenwerte dieser Begriffe überein, sodass die Wertigkeit auch anhand der Formel eines Stoffes bestimmt werden kann.
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