Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
для студентов направлений 38.03.07 «Товароведение» и 19.03.04 «Технология продукции и организация общественного питания»
Хабаровск 2014
ББК В 3
Х 12
Химия : учеб. пособие / В. Л. Бутуханов, Н. Н. Минаева. – Хабаровск : РИЦ ХГАЭП, 2014. – 124 с.
В учебном пособии изложены общие принципы неорганической, физической, коллоидной и органической химии. Пособие предназначено для студентов 1, 2, 3-го курсов направлений 38.03.07 «Товароведение» и 19.03.04 «Технология продукции и организация общественного питания» всех форм обучения.
Рецензенты – завкафедрой химии Тихоокеанского государственного университета, канд. хим. наук, доцент Т. Б. Панасюк; доцент кафедры химии Дальневосточного
Утверждено издательско-библиотечным советом академии в качестве учебного пособия
© Хабаровская государственная академия экономики и права, 2014
|
СОДЕРЖАНИЕ |
Введение |
.........................................................................................................................5 |
Глава 1. Периодическая система элементов как классификация элементов по строению электронных оболочек атомов………………………7
1.1. Развитие периодического закона. Закон Мозли. |
|
Современная трактовка периодического закона……………………............. |
7 |
1.2.Структура периодической системы элементов Д. И. Менделеева……........7
1.2.1.Порядковый номер химического элемента………………………........8
1.2.2.Период………..…………………………………………...…………......8
1.2.3.Группа…....………..……………………………………………...……...8
1.2.4.Подгруппа………………………………………………………………..9
1.2.5.Лантаноиды и актиноиды…………………………...……………….....9
1.3.Электронное строение атома………………………………………………...10
1.3.1.Электронная конфигурация атома……………………………………10
1.3.2.Энергетическая диаграмма уровней и подуровней………………….10
1.4.Периодичность свойств атомов химических элементов………...………...11
1.4.1.Электронное строение последних энергетических уровней………..12
1.4.2.Размеры атомов………………………………………………………...12
1.4.3.Энергетическая характеристика атома……………………………….12
1.5.Периодические изменения свойств простых веществ……………...……...13
Глава 2. Дисперсные системы………………...…………………………………..14
2.1.Классификация дисперсных систем…………………...…………………14
2.2.Газовое состояние и газовые законы………………………………………..16
2.3.Жидкое состояние. Концентрация растворов и способы её выражения……………………………………………………..19
2.4.Свойства разбавленных растворов. Закон Рауля.
Криоскопия, эбуллиоскопия………………………………………………....21
2.5.Осмос, осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа.
Роль осмоса в биологических процессах……………………...……………24
Глава 3. Элементы химической термодинамики……………...……………….31
3.1.Предмет и метод химической термодинамики.
Некоторые понятия и определения………………………………………...31
3.2.Законы термодинамики. Энтропия………………………………………….33
3.3.Энергия Гельмгольца и энергия Гиббса.
Критерии направления самопроизвольно протекающих процессов……...37
3.4.Экзо- и эндотермические процессы. Тепловой эффект реакции.
3
Закон Гесса и Лаувазье-Лапласса…………………...……………………...40
Глава 4. Химическая кинетика и катализ……………………..………………..42
4.1.Средняя и истинная скорости реакции……………………………………...42
4.2.Влияние концентраций на скорость, порядок и молекулярность реакций…………………………………………43
4.3.Понятие об активных молекулах. Энергия активации……………...……..47
4.4.Влияние температуры на скорость реакции……………...………………...48
4.5.Влияние катализаторов на скорость реакций.
Катализ в живой природе…………………………………………………….50
4.6.Понятие о теориях катализа…………………………...…………………….53
4.7.Роль диффузии………………………………………………………………..55
4.8.Механизм химических реакций…………………………………...………...56
Глава 5.Химическое равновесие………………………………………...…………61
5.1.Закон действующих масс, принцип ле Шателье………………...…………61
5.2.Равновесие в водных растворах. Электролитическая диссоциация. Закон разбавления Оствальда………………………………..63
Глава 6.Теоретические основы органической химии…………………………...66
6.1.Классификация и номенклатура органических соединений………………66
6.2.Изомерия органических соединений………………………………………..72
6.2.1.Структура изомерия………………...…………………………………73
6.2.2.Пространственная изометрия (стереоизомерия)………...…………..74
6.3.Химическая связь и строение органических соединений………………...74
6.3.1.Строение атома углерода и его особенности………………………...74
6.3.2.Типы химических связей…………………...…………………………78
6.3.3.Строение молекул этана, этилена, ацетилена………………………..81
6.4.Сопряжение в органических соединениях…………………………………….84
6.4.1.Открытые сопряжённые системы………………...…………………..85
6.4.2.Замкнутые сопряжённые системы……………………………………87
6.5.Электронные эффекты органических соединений……………………………90
6.5.1.Индуктивный эффект заместителей……………...…………………..90
6.5.2.Мезомерный эффект заместителей…………………………………...92
Заключение.……………………………………...………………………….105
Библиографический список………………………………………………………..107
4
Введение
История химии началась ещё в древности. Химия как совокупность практических знаний и умений, синтеза полезных для человека веществ известна давно. Однако формирование химии как науки началось лишь в конце XVIII в.
Современная химия характеризуется огромными успехами в познании структуры веществ и механизма химических процессов. Современная химия позволяет создавать новые вещества, не встречающиеся в природе, снабжает человека эффективными фармацевтическими препаратами против различных заболеваний. Подсчёты показали, что 25% медикаментов – это природные препараты (т.е. растительного и животного происхождения), 75% – синтезированные.
В своём развитии химия опирается на достижения мировой науки, в развитие которой большой вклад внесли отечественные учёные – М.В. Ломоносов, Д.И. Менделеев, А.М. Бутлеров.
Многие учёные начинали свою творческую деятельность ещё в 19 веке. Это основатель геохимии академик В.И. Вернадский, создатель школы органического синтеза и органического катализа академик Н.Д. Зелинский, основатель школы физико-химического анализа академик Н.С. Курнаков, основатель советской школы биохимиков А. Н. Бах. В годы Советской власти сформировались такие виднейшие химики, как академик Н.Н. Семенов; Герой Социалистического Труда, лауреат Нобелевской премии (созданная им теория цепных и разветвлённых реакций – крупнейший вклад в мировую науку, его школа химической кинетики – одна из ведущих в мире); академик А.Н. Фрумкин
– создатель теории электрохимических процессов, глава советской школы электрохимиков; академик А.Н. Несмеянов – основатель советской школы элементорганики, академик К.А. Андрианов – создатель нового раздела химии – кремнийорганические соединения.
В своём развитии химия опирается также на практический опыт и потребности всех отраслей народного хозяйства, которые связаны с химической наукой и химической промышленностью.
При химическом взаимодействии между атомами, как правило, взаимодействуют внешние (валентные), наиболее удалённые от ядер электроны, в результате чего при условии антипараллельности спинов электронов возникает химическая связь.
При этом электроны, движущиеся вначале в единичных атомах, после образования молекулы Н2 движутся в едином поле молекулы, что приводит к
5