Химияның негізгі түсініктері

Химиялық элемент – ядро зарядтары бірдей болатын атомдар түрі. 

Атом – химиялық реакция кезінде бөлінбейтін элементтің ең кішкене бөлшегі, бірақ сол элементтің химиялық қасиеттерін көрсетеді.

Молекула – сол заттың химиялық қасиетін көрсететін заттың ең кішкене бөлшегі.

Жай заттар – құрамына тек бір элементтің атомдары ғана кіретін заттар.

Күрделі заттар – құрамына әртүрлі элементтер атомдары кіретін заттар.

Массаның атомдық бірлігі – \(\frac1{12}\) көміртегі – 12 атомының массасы \((^{12}C),\) яғни \(1,6666\cdot10^{-27}\ кг\).

Элементтің салыстырмалы атомдық массасы \((A_r)\) – өлшемсіз шама, элементтің табиғи изотоптар құрамының орташа атомдық массасының көміртегі – 12 атомының \(\frac1{12}\) массасына қатынасына тең.

Жай және күрделі заттардың салыстырмалы молекулалық массасы \((M_r)\) – өлшемсіз шама , заттың табиғи изотоптары құрамының орташа массасының көміртегі – 12 атомының \(\frac1{12}\) массасына қатынасы.

Моль – заттың мөлшерінің бірлігі, көміртегі – 12 атомының 0,012 кг массасындағы атомдар санына тең, яғни \(6,02\cdot10^{23}\) .

Заттың эквиваленті – 1 моль сутегі атомдарымен ( 0,5 моль оттегі атомдарымен) қосыла алатын не сондай сутегі (оттегі) атомдарының мөлшерін химиялық реакцияларда ығыстырып шығара алатын мөлшері.

Эквивалент масса – заттың 1 эквивалентінің массасы.

Авогадро тұрақтысы \(N_A\) – кез келген жүйенің (N) бөлшектер санының жүйе заттарының мөлшеріне қатынасы n: \(N/n=N_A~ моль^{-1}=6,02\cdot10^{23}~моль^{-1}\).

Осыдан : 1) әртүрлі газдардың бірдей жағдайда (t,p) бірдей көлемдеріндегі молекулаларының саны бірдей болады; 2) Қалыпты жағдайда (қ.ж.) газдардың молярлық көлемі \(22,4 \ ~л/моль\) болады. Олай болса, 1 моль газдың қ.ж. көлемі \(22,4л\)

Эквивалент көлем – заттың 1 эквиваленті алатын көлем. Сутегінің эквиваленті 1 моль , оттегінің эквиваленті 0,5 моль болғандықтан сәйкесінше эквивалент көлемдері \(11,2 \ ~л/моль\) және \(5,6 \ ~л/моль \) болады.

Химияның негізгі заңдары

Масса сақталу заңы; энергия сақталу заңы; құрам тұрақтылық заңы; еселік және көлемдік қатынастар заңдары; Авогадро заңы, эквиваленттер заңы.

Заттардың массасы сақталу заңы: Реакцияға түскен заттардың массасы реакция нәтижесінде түзілген заттардың массасына тең болады. Химиялық реакциялар кезінде атомдар массалары өзгермейтіндіктен, реакцияға қатысқан заттардың массасы тұрақты болады. Барлық химиялық реакциялар заттар массасы сақталу заңына бағынады.

Құрам тұрақтылық заңы. Заттар массасы сақталу заңы ашылуының химияны дамытудағы маңызы өте зор болды. Осы заңға сәйкес көптеген заттардың сапалық және сандық құрамдары зерттеліп анықталды. Заттың құрамы тұрақты, әлде айнымалы бола ма деген мәселе төңірегінде ХІХ ғасырдың басында екі ғылыми пікір айтылды. Қ. Л. Бертолле заттың құрамы айнымалы болуы тиіс десе, Ж.Л. Пруст заттың құрамы тұрақты болады деді. Бұл ғылыми айтыс жеті жылға созылды. Соңында Ж.Л.Прусттың пікірі қабылданып, ол заттың құрам тұрақтылық заңын ашты. Ол заңның қазіргі анықтамасы былай айтылады: Алыну жолына қарамастан молекулалық құрылысты әрбір химиялық таза заттың сапалық және сандық құрамы тұрақты болады.

Еселік қатынас заңы. 1803 жылы ағылшын ғалымы Д. Дальтон еселік қатынас заңын ашты. Ол былай аталады: егер екі элемент бір – бірімен бірнеше молекулалық қосылыс түзетін болса, онда бір элементтің белгілі бір тұрақты массасына келетін екінші элементтің массаларының өзара қатынасы кіші бүтін сандардың қатынасындай болады.

Эквиваленттер заңы – әрекеттесетін заттардың массасы олардың эквивалент массаларына пропорционал.

Бұл заңдар стехиометриялық заңдар деп аталады, себебі олар барлық заттардың массалары мен көлемдерін есептеуге қолданылады.

1811 жылы А.Авогадро кейін заңға айналған гипотезасын ұсынды: Бірдей жағдайда әр түрлі газдардың бірдей көлемдеріндегі молекулалар саны бірдей болады.

Авогадро газ тәрізді жай заттардың молекулалары екі атомнан тұрады деп көрсетті.

Газдардың негізгі заңдары

Газдардың физикалық күйін үш параметр – көлем V, қысым – р,

температура – \(T(T=273+t)\) анықтайды. Қысым \(1,013\cdot10^5~Па\) (760мм сынап бағ.), температура \(273~K\) не \(0^{\circ}C\) газ күйінің қалыпты жағдайы (қ.ж.): \(p_0,~T_0,~t_0,~V_0.\)

Бойль–Мариотт заңы. Тұрақты температурада газдың берілген массасының көлемі қысымға кері пропорционал өзгереді: \(V_{1p1}=V_{2p2}=...,\)

яғни \(V_p=const,~ \frac {V_1}{V_2}= \frac{p_2}{p_1}\)

Гей-Люссак заңы. Тұрақты қысымда газдың берілген массасының көлемі абсолютті температураға тура пропорционал өзгереді: \(V_1/ V_2=T_1 / T_2\) Тұрақты көлемде: \(p_1/p_2=T_1/T_2.\)

Менделеев–Клапейрон теңдеуі. Бойль-Мариот және Гей-Люссак заңдарын біріктіріп газ күйінің теңдеуін алады. \( V_1p_1/T_1=V_2p_2/T_2 ~не~V_p/T=V_0p_0/T_0 \) (егер күйлердің бірі қалыпты болса)

Кез келген газ үшін заттың 1 моль мөлшеріне \(V_0p_0/T_0\) тұрақты және бірдей, оны универсал газ тұрақтысы \(\circledR\) деп атайды, сонда \(V_p=RT\), ал n моль газ үшін \(V_p=nRT~V_p=nRT\). Сонда \(V_p=mRT/M\) – Менделеев–Клапейрон теңдеуі.

R – мәні көлем мен қысым өлшем бірлігіне байланысты болады.

 \(p \cdot V= \frac mM\ R\cdot T\)

Есептерде көбінесе мына мәндер алынады: \(22,4 \ л;273~K,\ 8,31\ Дж\cdot моль^{-1} \cdot K^{-1}\)

Газ не бу тәріздес заттардың молярлық массаларын олардың молярлық көлемін және тығыздығын пайдаланып та есептеуге болады.

\(D= \frac{M_1}{M_2} \cdot D_{H_2}=\frac{18,8}2\) \(=9,4;~D_{ауа}=\frac{18,8}{29}=0,65.\)

Газдар қоспасының жалпы қысымының сол газға келетін үлесін парциалды қысым деп атайды. Газдар қоспасының жалпы қысымы жеке газдардың парциалды қысымдарының қосындысына тең: \(p_{жалпы}=p_1+p_2+p_3+\dots\) .Газдың парциалды қысымы оның қоспадағы көлемдік не молдік үлесіне тура пропорционал. Егер газ су үстінде жиналатын болса, ол су буымен қанығады , онда жалпы қысым сол газдың парциал қысымы мен су буы қысымы қосындысына тең болады:

\(p_{жалпы}=p(r)+\) \(p(H_2O),\)  одан  \(p(r)=p_{жалпы}{^{–}}p_{H_2O}\)