Қазақша рефераттар

Реакция теңдеулерін жазыңдар

Оқу-әдістемелік кешен туралы қысқаша мәлімет

Бұл материалдар «Химия» пәні бойынша 5В073200 — Стандарттау, метрология және сертификаттау мамандығына арналған. Құжатта дәрістер, зертханалық сабақтар және студенттің өздік жұмысына қатысты бөлімдер берілген.

1) Дәрістер
3–61 бет
2) Зертханалық сабақтар
61–86 бет
3) Студенттің өздік жұмысы
84–124 бет

Дәріс 1. Химияның негізгі ұғымдары мен заңдары

Бұл дәрісте химиядағы негізгі есептік шамалар, идеал газ заңдары және эквивалент ұғымы жүйелі түрде қарастырылады.

1) Масса және зат мөлшері (моль) ұғымдары

Қазіргі химияда зат массасы және зат мөлшері (n) ұғымдары кең қолданылады. Масса бірліктері: грамм, килограмм, тонна. Халықаралық SI жүйесінде негізгі бірлік ретінде килограмм қабылданған.

Негізгі анықтама

Моль — массасы 0,012 кг болатын көміртекте (¹²C) қанша атом болса, сонша құрылымдық бөлшектері (атом, молекула, ион, электрон және т.б.) бар жүйедегі зат мөлшері.

Авогадро саны

NA = 6,02·1023 моль−1

Демек, 1 моль затта 6,02·1023 бөлшек болады.

Мысалдар

  • 1 моль атомдық сутегіде — 6,02·1023 сутегі атомы.
  • 1 моль молекулалық сутегіде — 6,02·1023 H2 молекуласы.
  • 1 моль сутегі иондарында — 6,02·1023 H+ ионы.

2) Салыстырмалы масса және мольдік шамалар

Салыстырмалы атомдық масса (Ar) — элемент атомының массасы көміртек атомының массасының 1/12 бөлігімен салыстырғанда неше есе артық екенін көрсететін шама.

Салыстырмалы молекулалық масса (Mr) — зат молекуласы массасының көміртек атомы массасының 1/12 бөлігіне қатынасы.

Есептік қатынастар

Мольдік масса
M = m / n (г/моль немесе кг/моль)
Мольдік көлем
Vm = V / n (л/моль немесе м3/моль)

Көп жағдайда мольдік масса сан жағынан салыстырмалы молекулалық массаға тең (бірліктері әртүрлі).

3) Газдардың қалыпты жағдайы және идеал газ заңдары

Газ күйі қысым (P), көлем (V) және температурамен (T) сипатталады. Егер P = 1,01325·105 Па (101,325 кПа) және t = 0°C болса, бұл жағдай қалыпты жағдай деп аталады.

Бойль–Мариотт заңы

Тұрақты температурада газ көлемі қысымға кері пропорционал: V1P1 = V2P2.

Шарль және Гей–Люссак заңдары

Тұрақты қысымда V ∝ T, мұнда T = t + 273. Көлем тұрақты болса, P ∝ T.

Авогадро заңы

Бірдей T және P кезінде әртүрлі газдардың бірдей көлемінде молекула саны бірдей; сондықтан 1 моль газ бірдей жағдайда бірдей көлем алады.

Қалыпты жағдайдағы мольдік көлем

Vm = 22,414 л/моль

Газ тығыздығын мольдік масса арқылы бағалауға болады: ρ = M / 22,4 (г/л, қ.ж.).

Негізгі қорытынды

Идеал газ күйінің теңдеуі (Менделеев–Клапейрон): PV = nRT. SI жүйесінде R = 8,314 Дж/(моль·К).

4) Эквивалент және эквиваленттік фактор

Заттың эквиваленті — сутек атомының немесе ионының 1 моль мөлшерімен әрекеттесетін (немесе оның орнын басатын) зат мөлшері.

Мысал

2HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O

Бұл реакцияда Ca(OH)2 екі сутек ионымен әрекеттеседі, сондықтан оның эквиваленттік факторы: fэкв(Ca(OH)2) = 1/2.

Қышқылдар мен негіздер үшін

  • fэкв(қышқыл) = 1 / N(H+)
  • fэкв(негіз) = 1 / N(OH−)

Мұнда N — алмасатын H+ немесе OH− иондарының саны.

Ескерту

Эквиваленттік фактор бір зат үшін әртүрлі реакцияларда әртүрлі болуы мүмкін. Мысалы, H3PO4 үшін реакцияға қатысатын H+ санына байланысты fэкв = 1/3 немесе 1/2 болуы ықтимал.

Негізгі формулалар

Эквиваленттің мольдік массасы

Mэкв(B) = fэкв(B) · M(B)

Эквивалент мөлшері

nэкв(B) = m(B) / Mэкв(B)

Эквиваленттер заңы (идеясы)

Реакцияға түсетін заттар эквиваленттік қатынаста әрекеттеседі: nэкв(A) = nэкв(B).

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар

  1. Заттың эквиваленті дегеніміз не?
  2. Эквиваленттің мольдік массасы дегеніміз не?
  3. Қышқылдар, негіздер, тұздар үшін эквиваленттің мольдік массасы қалай анықталады?
  4. Эквиваленттер заңы қалай оқылады? Математикалық өрнегі қандай?
  5. 6,02·1023 C2H2 молекуласы және 2,00·1023 N2 молекуласы үшін моль санын және массасын есептеңіз.

Ұсынылған әдебиеттер

  • Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия (таңдамалы тараулар). Алматы, 2008. — 543 б.
  • Шоқыбаев Ж.Ә. Бейорганикалық және аналитикалық химия. Алматы: Білім, 2004. — 316 б.
  • Ділманов Б.М., Ділманова З.Б. Жалпы химияның теориялық негіздері. Алматы, 2009. — 194 б.
  • Яшкарова М.Г. және т.б. Бейорганикалық химиядан зертханалық жұмыстар. Семей, 2007. — 79 б.
  • Шоқыбаев Ж.Ә., Өнербаева З.О. және т.б. Бейорганикалық химия практикумы. Алматы, 2004. — 164 б.
  • Бишімбаева Г.Қ. Жалпы химия. Студенттердің өздік жұмыстарына арналған оқу-әдістемелік құрал. Алматы, 2007. — 39 б.
  • Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М. Студенттің өздігінен орындауына арналған әдістемелік құрал. Семей, 2007. — 39 б.
  • Шрайвер Д., Эткинс П. Неорганическая химия, 1–2 том. Москва: Мир, 2009.

Дәріс 2. Атом құрылысы, периодтық жүйе және химиялық байланыс

Бұл дәрістің өзегі — кванттық көзқарас: энергияның квантталуы, Бор моделі, корпускулалы-толқындық дуализм, белгісіздік принципі және электрондық құрылымның негізгі ережелері.

1) Энергияның квантталуы (Планк теңдеуі)

Энергияның квантталуы туралы алғашқы түсінік 1900 жылы М. Планк тарапынан ұсынылды. Сәулелену немесе жұтылу энергиясы: ΔE = hν, мұнда h = 6,63·10−34 Дж·с — Планк тұрақтысы, ал ν — жиілік. Толқын ұзындығы мен жиілік байланысы: λν = c.

2) Бордың атом моделі: стационар орбиталар

Атомның тұрақтылығын түсіндіру үшін Н. Бор стационар орбиталар туралы постулаттар ұсынды: электрон энергиясы сәйкес келетін тұрақты орбита бойымен қозғалғанда энергия шығармайды және жұтпайды.

Электрон бір стационар күйден екіншісіне өткенде ғана энергия бөлінеді немесе сіңіріледі. Орбиталар радиусы мен энергиясын сипаттайтын n — бас кванттық сан.

Модельдің шектеулері

  • Кейбір спектрлік ерекшеліктерді толық түсіндірмейді.
  • Қарапайым молекулалардағы байланыс энергияларын дәл есептеуге жеткіліксіз.
  • Микродүниеде классикалық механика толық орындалмайды.

3) Дуализм және белгісіздік принципі

Кванттық механика бойынша электронның әрі бөлшектік, әрі толқындық қасиеті бар. Бұл Луи де Бройль теңдеуімен өрнектеледі: λ = h/(mv).

1927 жылы В. Гейзенберг ұсынған белгісіздік принципі бойынша микробөлшектің координатасы мен импульсін бір уақытта дәл анықтау мүмкін емес.

Электрон ядро маңында нақты траекториямен емес, ықтималдықпен сипатталатын электрон бұлты түрінде қарастырылады. Электрон бұлты жоғары тығыздықты аймақтар түзеді; осы кеңістік атомдық орбиталь деп аталады.

4) Толқындық функция және Шредингер теңдеуі

Электрон күйі толқындық функциямен (Ψ) сипатталады. Ψ мәні оң, теріс немесе нөл болуы мүмкін. Ал Ψ² электронның кеңістіктің белгілі бір нүктесінде болу ықтималдығын білдіреді.

5) Квант сандары және электрондардың орналасу ережелері

Төрт квант саны

  • n — бас квант саны (энергия деңгейі, ядродан қашықтық).
  • l — орбиталь квант саны (пішіні: s, p, d, f).
  • m — магнит квант саны (кеңістіктегі бағдарлануы).
  • s — спин квант саны (+1/2 немесе −1/2).

Негізгі қағидалар

  • Паули принципі: барлық квант сандары бірдей екі электрон болмайды.
  • Хунд ережесі: бір деңгейшеде дара электрондар алдымен бір бағытты спинмен орналасады.
  • Ең аз энергия принципі (Клечковский): толу реті n+l артуымен анықталады.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар (іріктеме)

  1. Атом ядросында 12 протон және 12 нейтрон болса, атомдық масса мен реттік нөмірді анықтаңыз.
  2. Реттік нөмірі 23 және 35 элементтердің электрондық қабат саны қанша?
  3. n = 3 деңгейіндегі электрондардың максимал саны қанша?
  4. l = 0, 1, 2, 3 болғанда деңгейшелер қалай аталады?
  5. Неліктен көптеген элементтердің атомдық массалары бөлшек мәнге ие?

Ұсынылған әдебиеттер

Әдебиеттер тізімі Дәріс 1 бөліміндегі ұсыныстармен сәйкес келеді (Омаров, Танашева; Шоқыбаев; Ділманов; Яшкарова және т.б.; Шрайвер, Эткинс).

Дәріс 3. Химиялық процестердің энергетикасы

Химиялық реакция барысында энергия бір түрден екінші түрге ауысады. Бұл құбылыстарды термохимия және термодинамика заңдары арқылы сипаттаймыз.

1) Реакцияның энергетикалық эффектісі және ішкі энергия

Химиялық өзгерістер нәтижесінде атомдар, иондар және молекулалардың құрылысы өзгеріп, сонымен қатар жылу, жарық немесе электр энергиясы бөлінуі мүмкін. Реакцияның жылу эффектісін термохимия зерттейді.

Жүйенің ішкі энергиясы (U) — бөлшектердің қозғалыс энергияларының, өзара әрекеттесу энергияларының және басқа да құрамдас энергиялардың қосындысы.

Термодинамиканың 1-заңы

Жүйеге берілген жылу ішкі энергияны өзгертуге және сыртқы күштерге қарсы жұмыс атқаруға жұмсалады: Q = ΔU + A.

Тұрақты қысымда: Qp = ΔH, ал тұрақты көлемде: Qv = ΔU. Жылу шығаратын реакциялар экзотермиялық, жылу сіңіретін реакциялар эндотермиялық деп аталады.

2) Гесс заңы (термохимияның негізгі заңы)

1840 жылы Г. И. Гесс ашқан заң бойынша реакцияның жылу эффектісі оның жүру жолына тәуелді емес, тек бастапқы заттар мен соңғы өнімдердің күйіне тәуелді.

Берілген мәтін үзіндісі осы жерде аяқталады; келесі бөлімдерде энтальпия, энтропия және Гиббс энергиясы толық ашылады.