Emne: Ligninger kemiske reaktioner. Loven om bevarelse af massen af ​​stoffer .

Mål: At danne et koncept om ligningerne for kemiske reaktioner som en konventionel notation, der afspejler stoffers omdannelser. At lære, hvordan man komponerer reaktionsligninger baseret på loven om bevarelse af stofmasse af M. V. Lomonosov.

Opgaver:

Uddannelsesmæssigt:

Fortsæt studiet af fysiske og kemiske fænomener med introduktionen af ​​begrebet "kemisk reaktion",

Introducer begrebet "kemisk ligning",

Begynd at udvikle evnen til at skrive ligninger for kemiske reaktioner.

Uddannelsesmæssigt:

fortsætte med at udvikle sig kreativt potentiale elevernes personlighed gennem at skabe en situation problembaseret læring, observationer, forsøg på kemiske reaktioner

Uddannelsesmæssigt:

opdrage forsigtig holdning til dit helbred, evnen til at arbejde i par.

Lektionstype: kombineret.

Metoder: verbal, visuel, praktisk.

Udstyr: opgavekort, elev-selvvurderingsark. tegninger.

computer, projektor, ID, præsentation.

Stjernekast, kridt med syre, tændstikstativ med reagensglas.

Lektionsplan.

1. Organisering af tid.

2. Opdatering af elevernes viden.

3. Forberedelse til opfattelsen af ​​nyt materiale.

4. At studere nyt materiale.

5. Konsolidering.

6. Hjemmeopgave.

7. Refleksion.

Under timerne.

1. Organisatorisk øjeblik.

2.Opdatering af elevernes viden.

Frontal undersøgelse.

Hvilke fænomener kaldes fysiske?

Hvilke fænomener kaldes kemiske?

Hvilke tegn på kemiske reaktioner kender du?

Hvilke betingelser skal skabes for at en kemisk reaktion kan begynde?

Øvelse 1.

Prøv nu at gætte, hvilke fænomener der er i disse vers vi taler om.

Præsentation.

Opgave 2.

Etabler et match.

Arbejder for et ID.

Differentieret skriftlig undersøgelse.

3. Forberedelse til opfattelsen af ​​nyt materiale.

Demonstration. Brændende stjernekaster.

1. Hvad sker der med magnesium, som danner grundlaget for stjernekastere?

2. Hvad var hovedårsagen til dette fænomen?

3. Prøv diagrammatisk at skildre den kemiske reaktion, som du observerede i dette eksperiment.

Mg + luft = et andet stof.

Hvilke tegn blev brugt til at fastslå, at der var sket en kemisk reaktion?

(ved tegn på reaktion: lugt, farveændring)

4. At studere nyt materiale.

En kemisk reaktion kan skrives ved hjælp af en kemisk ligning.

Husk begrebet en ligning fra et matematikkursus.

Denne magnesiumforbrændingsreaktion kan skrives ved hjælp af følgende ligning.

2Mg + O2 = 2 MgO

Prøv at definere en "kemisk ligning" ved at se på notationen.

En kemisk ligning er en symbolsk repræsentation af en kemisk reaktion ved hjælp af kemiske symboler og koefficienter.

På venstre side af den kemiske ligning skriver vi formlerne for de stoffer, der indgik i reaktionen, og på højre side skriver vi formlerne for de stoffer, der er dannet som følge af reaktionen.

Stoffer, der reagerer, kaldes reagenser.

De stoffer, der dannes som følge af reaktionen, kaldes produkter.

Kemiske ligninger er skrevet på grundlag af "loven om bevarelse af masse af stof", opdaget af M.V. Lomonosov i 1756.

Massen af ​​stoffer, der indgår i en reaktion, er lig med massen af ​​stoffer, der er resultatet af den.

De materielle bærere af massen af ​​stoffer er atomer kemiske elementer, fordi De dannes eller ødelægges ikke under kemiske reaktioner, men deres omlejring sker, så bliver gyldigheden af ​​denne lov indlysende.

Antallet af atomer i et grundstof på venstre side af ligningen skal være lig med antallet af atomer i det pågældende grundstof på højre side af ligningen.

Antallet af atomer udlignes ved hjælp af koefficienter.

Husk, hvad en koefficient og et indeks er.

Erfaring. Kvittering carbondioxid

Kom et stykke kridt i et reagensglas og hæld 1-2 ml opløsning af saltsyre. Hvad observerer vi? Hvad sker der? Hvad er tegnene på disse reaktioner?

Lad os tegne et diagram over den observerede transformation ved hjælp af kemiske formler:

CaCO 3 + HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2

reagensprodukter

Lad os udligne venstre og højre side af ligningen ved hjælp af koefficienter.

CaCO3 + 2HCI = CaCl2 + H2O + CO2

For at sammensætte kemiske ligninger skal du følge en række sekventielle trin.

Arbejde med uddelinger.

Algoritme til at sammensætte en kemisk ligning.

Operationsrækkefølge

eksempel

1. Bestem antallet af atomer hvert element på venstre og højre side af reaktionsdiagrammet

A1 + O 2 → A12O3

A1-1 atom A1-2 atomer

O-2 atomer 0-3 atomer

2. Blandt elementerne med forskellige tal atomer på venstre og højre side af diagrammet vælg den, hvis antal atomer er større

O-2 atomer til venstre

O-3 atomer til højre

3. Find mindste fælles multiplum (LCM) antal atomer dette element i venstre dele af ligningen og antallet af atomer i det pågældende grundstof til højre dele af ligningen

4. Opdel NOC ved antallet af atomer af dette grundstof i venstre dele af ligningen, få koefficient for venstre dele af ligningen

6:2 = 3

Al + ZO 2 → Al2O3

5. Opdel NOC ved antallet af atomer i dette grundstof til højre dele af ligningen, få koefficient for højre dele af ligningen

6:3 = 2

A1 + ZO 2 → 2A12O3

6. Hvis den indstillede koefficient har ændret antallet af atomer i et andet grundstof, så gentag trin 3, 4, 5 igen.

A1 + ZO 2 → 2A12O3

A1 - 1 atom A1 - 4 atomer

4A1 + ZO 2 → 2A12O3

Lav øvelser 1. Arranger koefficienterne i ligningerne for følgende reaktioner.

1.Al + S→ EN 1 2 S 3 ;

2.A1+ MED → A1 4 C 3 ;

3. C +H 2 → CH 4

4. Mg + N2 → Mg3N2;

5. Fe + O 2 → Fe304;

6. Ag+S → Ag2S;

7.Si + C 1 2 → SiCl 4

5. Konsolidering.

1. Lav en ligning for reaktionen.

Fosfor + Oxygen = fosforoxid (P 2 O 5)

En stærk elev arbejder i bestyrelsen.

2. Arranger koefficienterne.

H2 + C12 → NS1;

N 2 + O 2 → INGEN;

CO 2 + C → CO;

HI → H2 + 12;

Mg+ NS1 → MgCl 2 + H2;

6. Hjemmearbejde: § 15.16, fhv. 4.6 (skriftlig). s. 38-39

7. Refleksion.

Evaluer dine aktiviteter i lektionen i overensstemmelse med de beskrevne selvevalueringskriterier

Elevens selvevalueringsark.

Selvevalueringskriterier.

1. Arbejdede entusiastisk. Lærte en masse nye ting. lærte meget.

2. Arbejdede med interesse. lært noget nyt. Jeg lærte noget. Der er stadig spørgsmål.

3. Virkede fordi det blev givet. lært noget nyt. Jeg lærte ikke noget.

4. Foregav, at han arbejdede. Jeg lærte ikke noget.

Opgave "Pyramid" Au MoMn CuCs Ag Mg Cr Md Al C Mt FFe ZSMV Nedenfor er en fem-etagers pyramide, hvis "byggesten" er kemiske elementer. Find en sti fra dens base til dens top, sådan at den kun indeholder elementer med konstant valens. Lov om bevarelse af masse af stoffer M.V. Lomonosov

Lov om bevarelse af masse af stoffer 2 H 2 O 2H 2 + O 2 4H + 2O m1m1 m2m2 m3m3 m 1 = m 2 + m 3 Lavoisier (1789) Lomonosov Lomonosov (1756) Vi skriver HR-ligningerne Vi løser problemer ved hjælp af HR ligninger = =36

Mikhail Vasilyevich Lomonosov (1711 – 1765) 1. Født i 1711 i Rusland 2. Russisk videnskabsmand - naturforsker 3. Grundlægger af det første Moskva-universitet i Rusland 4. Udviklede atom-molekylære ideer om strukturen af ​​stoffer 5. Opdagede bevaringsloven af massen af ​​stoffer

Formulering af loven om bevarelse af masse af stoffer Massen af ​​stoffer, der er resultatet af reaktionen Lov om bevarelse af masse af stoffer M.V. Lomonosova M.V. Lomonosov Konsekvens af loven Praktisk implementering Antallet af atomer i hvert grundstof skal være det samme før og efter reaktionen Massen af ​​stoffer, der gik ind i reaktionen.

Algoritme til at sammensætte ligninger for kemiske reaktioner 1. På venstre side er skrevet formlerne for de stoffer, der reagerer: KOH + CuCl På højre side (efter pilen) står formlerne for de stoffer, der opnås som følge af reaktionen : KOH + CuCl2 Cu(OH)2 + KCl. 3. Derefter udlignes ved hjælp af koefficienter antallet af atomer af identiske kemiske grundstoffer på højre og venstre side af ligningen: 2KOH + CuCl 2 = Cu(OH) 2 + 2KCl.

Grundlæggende regler for at arrangere koefficienter Arrangementet af koefficienter begynder med det grundstof, hvis atomer deltager mere i reaktionen. Antallet af oxygenatomer før og efter reaktionen bør være lige i de fleste tilfælde. Hvis komplekse stoffer er involveret i reaktionen (udveksling), begynder arrangementet af koefficienter med metalatomer eller syrerester.

H 2 O H 2 + O 2 Arrangement af koefficienter i den kemiske reaktionsligning 4 4: : 1 22 Koefficient

Hvad viser en kemisk ligning Hvilke stoffer reagerer. Hvilke stoffer dannes som følge af reaktionen. Massen af ​​reaktanter og stoffer dannet som følge af en kemisk reaktion. Forholdet mellem masserne af reagerende stoffer og stoffer dannet som følge af en kemisk reaktion.

Lektionsopsummering: Hvad gentog vi i klassen i dag, som du vidste? Hvilke grundlæggende begreber huskede vi? Hvilke nye ting lærte du i dag, hvad lærte du i klassen? Hvilke nye begreber lærte vi om i dagens lektion? Hvad tror du er dit niveau af mestring af det, du har lært? undervisningsmateriale? Hvilke spørgsmål voldte de største problemer?

Opgaver 1. Massen af ​​den kolbe, hvori svovlet blev brændt, ændrede sig ikke efter reaktionen. I hvilken kolbe (åben eller lukket) blev reaktionen udført? 2. Balancer stumpen af ​​et paraffinlys på vægten, og tænd den derefter. Hvordan kan skalaens position ændre sig efter nogen tid? 3. Når zink på 65 g reagerede med svovl, blev der dannet zinksulfid (ZnS) på 97 g. Hvilken svovlmasse reagerede? 4. 9 g aluminium og 127 g jod kom ind i reaktionen. Hvilken masse af aluminiumjodid (Al I 3) dannes i dette tilfælde?

Formlen for vand er H 2 O Calcium er et metal Fosfor er et metal Et komplekst stof består af forskellige stoffer Valensen af ​​brint er I Smeltende sukker er et kemisk fænomen At brænde et stearinlys er en kemisk reaktion Atomet er kemisk deleligt Svovl har konstant valens Ilt er et simpelt stof Havvand – rent stof Olie er et rent stof Et komplekst stof består af forskellige kemikalier. elementer Sne er en krop Ja Nej Salt er sammensatte MED UHR START FINISH Tegning af ligninger for kemiske reaktioner

I lektion 11 "" fra kurset " Kemi for dummies» vi vil finde ud af, af hvem og hvornår loven om bevarelse af masse af stoffer blev opdaget; Lad os stifte bekendtskab med kemiske ligninger og lære, hvordan man korrekt placerer koefficienter i dem.

Indtil nu, når vi overvejede kemiske reaktioner, har vi været opmærksomme på deres høj kvalitet side, altså om hvordan og under hvilke forhold udgangsstofferne omdannes til reaktionsprodukter. Men der er en anden side af kemiske fænomener - kvantitative.

Ændres massen af ​​stoffer, der indgår i en kemisk reaktion? På jagt efter et svar på dette spørgsmål, den engelske videnskabsmand R. Boyle tilbage i det 17. århundrede. udført mange forsøg på kalcinering af bly i forseglede kar. Efter at have afsluttet eksperimenterne åbnede han beholderne og vejede reaktionsprodukterne. Som et resultat kom Boyle til den konklusion, at massen af ​​stoffet efter reaktionen mere masse kildemetal. Han forklarede dette med tilføjelsen af ​​noget "brandstof" til metallet.

R. Boyles eksperimenter med calcinering af metaller blev gentaget af den russiske videnskabsmand M.V. Lomonosov i 1748. Han calcinerede jern i en speciel kolbe (retort) (fig. 56), som var hermetisk forseglet. I modsætning til Boyle forlod han replikken forseglet efter reaktionen. Vejning af retorten efter reaktionen viste, at dens masse ikke ændrede sig. Dette indikerede, at selvom der var sket en kemisk reaktion mellem metallet og stoffet i luften, var summen af ​​udgangsstoffernes masser lig med massen af ​​reaktionsproduktet.

M.V. Lomonosov konkluderede: " Alle forandringer, der sker i naturen, er essensen af ​​en sådan tilstand, at så meget som noget tages væk fra en krop, så vil der blive tilføjet så meget til en anden, så hvis en lille materie går tabt et sted, vil den øges et andet sted».

I 1789 fransk kemiker A. Lavoisier beviste, at calcinering af metaller er processen med deres interaktion med en af komponenter luft - ilt. Baseret på værkerne af M.V. Lomonosov og A. Lavoisier blev det formuleret loven om bevarelse af massen af ​​stoffer i kemiske reaktioner.

Massen af ​​stoffer, der indgår i en kemisk reaktion, er lig med massen af ​​stoffer, der dannes som følge af reaktionen.

I kemiske reaktioner forsvinder atomer ikke sporløst og dukker ikke op ud af ingenting. Deres antal forbliver uændret. Og da de har konstant masse , så forbliver massen af ​​de af dem dannede stoffer også konstant.

Loven om bevarelse af masse af stoffer kan verificeres eksperimentelt. For at gøre dette skal du bruge enheden vist i figur 57, a, b. Dens hoveddel er et to-benet reagensglas. Lad os hælde det i det ene knæ lime vand, i den anden - løsning kobbersulfat. Lad os afbalancere enheden på vægten, og så blande begge opløsninger i en albue. Samtidig vil vi se, at et blåt bundfald af et nyt stof udfældes. Dannelsen af ​​et bundfald bekræfter, at der er sket en kemisk reaktion. Enhedens masse forbliver den samme. Det betyder, at massen af ​​stoffer ikke ændrer sig som følge af en kemisk reaktion.

Loven er vigtig for en korrekt forståelse af alt, hvad der sker i naturen: intet kan forsvinde sporløst og komme fra ingenting.

Kemiske reaktioner kan repræsenteres vha kemisk sprog formler Kemiske grundstoffer repræsenterer kemiske symboler, sammensætningen af ​​stoffer er skrevet ved hjælp af kemiske formler, kemiske reaktioner udtrykkes vha kemiske ligninger, dvs., ligesom ord er lavet af bogstaver, er sætninger lavet af ord.

Kemisk reaktionsligning (kemisk ligning)- dette er en betinget registrering af en reaktion ved hjælp af kemiske formlerog tegnene "+" og "=".

Loven om bevarelse af masse af stoffer i kemiske reaktioner skal også overholdes ved kompilering kemiske reaktionsligninger. Som i matematiske ligninger, i ligningerne for kemiske reaktioner er der venstre side(hvor formlerne for udgangsstofferne er skrevet) og højre side (hvor formlerne for reaktionsprodukterne er skrevet). For eksempel (fig. 58):

Når du skriver ligninger for kemiske reaktioner, forbinder "+" (plus)-tegnet formlerne for stoffer på venstre og højre side af ligningen. Da massen af ​​stoffer før reaktionen er lig med massen af ​​de dannede stoffer, bruges tegnet "=" (lighed), som forbinder venstre og højre side af ligningen. For at udligne antallet af atomer på venstre og højre side af ligningen, bruges tal foran formlerne for stoffer. Disse numre kaldes koefficienter for kemiske ligninger og vis antallet af molekyler eller formelenheder. Da 1 mol af ethvert stof består af samme antal strukturelle enheder(6,02*10 23), derefter koefficienter viser og kemiske mængder hvert af stofferne:

Når man skriver kemiske ligninger, bruges også specielle symboler, for eksempel tegnet "↓", der angiver, at stoffet danner et bundfald.

12.02.2015 5575 688 Khairulina Liliya Evgenievna

Formål med lektionen: at formulere begrebet loven om bevarelse af masse, at lære at sammensætte reaktionsligninger
Lektionens mål:
Pædagogisk: eksperimentelt bevise og formulere loven om bevarelse af masse af stoffer.
Udviklingsmæssigt: giv begrebet en kemisk ligning som en betinget registrering af en kemisk reaktion ved hjælp af kemiske formler; begynde at udvikle færdigheder i at skrive kemiske ligninger
Pædagogisk: indgyd interesse for kemi, udvid din horisont

Under timerne
I. Organisatorisk øjeblik
II. Frontal undersøgelse:
- Hvad er fysiske fænomener?
- Hvad er der sket kemiske fænomener?
- Eksempler på fysiske og kemiske fænomener
- Betingelser for kemiske reaktioner
III. At lære nyt stof

Formulering af loven om bevarelse af masse: massen af ​​stoffer, der indgår i en reaktion, er lig med massen af ​​de dannede stoffer.
Fra atom-molekylær videnskabs synspunkt forklares denne lov af, at under kemiske reaktioner ændres det samlede antal atomer ikke, men kun deres omlejring sker.

Loven om bevarelse af masse af stoffer er den grundlæggende lov for kemi; alle beregninger for kemiske reaktioner er lavet på grundlag af den. Det er med opdagelsen af ​​denne lov, at fremkomsten af moderne kemi Hvordan eksakt videnskab.
Loven om bevarelse af masse blev teoretisk opdaget i 1748 og eksperimentelt bekræftet i 1756 af den russiske videnskabsmand M.V. Lomonosov.
Den franske videnskabsmand Antoine Lavoisier overbeviste i 1789 endelig den videnskabelige verden om denne lovs universalitet. Både Lomonosov og Lavoisier brugte meget nøjagtige skalaer. De opvarmede metaller (bly, tin og kviksølv) i forseglede beholdere og vejede udgangsmaterialerne og reaktionsprodukterne.

Kemiske ligninger
Loven om bevarelse af masse af stoffer bruges, når man udarbejder ligninger for kemiske reaktioner.
En kemisk ligning er en konventionel repræsentation af en kemisk reaktion ved hjælp af kemiske formler og koefficienter.
Lad os se en video - eksperiment: Opvarmning af en blanding af jern og svovl.
Som resultat kemisk interaktion svovl og jern opnås et stof - jern(II)sulfid - det adskiller sig fra den oprindelige blanding. Hverken jern eller svovl kan detekteres visuelt i det. Det er også umuligt at adskille dem ved hjælp af en magnet. Der er sket en kemisk ændring.
Udgangsmaterialerne, der deltager i kemiske reaktioner, kaldes reagenser.
Nye stoffer dannet som følge af en kemisk reaktion kaldes produkter.
Lad os skrive den igangværende reaktion i form af en kemisk reaktionsligning:
Fe + S = FeS
Algoritme til at sammensætte en kemisk reaktionsligning
Lad os lave en ligning for den kemiske reaktion mellem fosfor og ilt
1. I venstre side af ligningen skriver vi de kemiske formler ned for reagenserne (stoffer der reagerer). Husk! Molekylerne af de fleste simple gasformige stoffer er diatomiske - H2; N2; O2; F2; Cl2; Br2; I2. Mellem reagenserne sætter vi et "+"-tegn og derefter en pil:
P + O2 →
2. På højre side (efter pilen) skriver vi produktets kemiske formel (stoffet dannet under interaktionen). Husk! Kemiske formler skal kompileres ved hjælp af valenserne af atomer af kemiske elementer:

P + O2 → P2O5

3. Ifølge loven om bevarelse af masse af stoffer skal antallet af atomer før og efter reaktionen være det samme. Dette opnås ved at placere koefficienter foran kemiske formler reagenser og produkter af kemiske reaktioner.
Først udlignes antallet af atomer, der er indeholdt mere i de reagerende stoffer (produkter).
I I dette tilfælde disse er iltatomer.
Find det mindste fælles multiplum af antallet af oxygenatomer på venstre og højre side af ligningen. Det mindste multiplum for natriumatomer er -10:
Vi finder koefficienterne ved at dividere det mindste multiplum med antallet af atomer af en given type, og sætter de resulterende tal ind i reaktionsligningen:
Loven om bevarelse af massen af ​​et stof er ikke opfyldt, da antallet af fosforatomer i reaktanterne og reaktionsprodukterne ikke er ens, vi handler på samme måde som situationen med oxygen:
Vi får den endelige form af den kemiske reaktionsligning. Vi erstatter pilen med et lighedstegn. Loven om bevarelse af stofmasse er opfyldt:
4P + 5O2 = 2P2O5

IV. Konsolidering
V. D/z

Download materiale

Se den downloadede fil for den fulde tekst af materialet.
Siden indeholder kun et fragment af materialet.

Lov om bevarelse af masse.

Massen af ​​stoffer, der indgår i en kemisk reaktion, er lig med massen af ​​stoffer, der dannes som følge af reaktionen.

Loven om bevarelse af masse er et særligt tilfælde almindelig lov natur - loven om bevarelse af stof og energi. Baseret på denne lov kan kemiske reaktioner repræsenteres ved hjælp af kemiske ligninger, ved hjælp af kemiske formler for stoffer og støkiometriske koefficienter, der afspejler de relative mængder (antal mol) af stoffer involveret i reaktionen.

For eksempel er forbrændingsreaktionen af ​​metan skrevet som følger:

Loven om bevarelse af massen af ​​stoffer

(M.V. Lomonosov, 1748; A. Lavoisier, 1789)

Massen af ​​alle stoffer involveret i en kemisk reaktion er lig med massen af ​​alle reaktionsprodukter.

Den atom-molekylære teori forklarer denne lov som følger: som et resultat af kemiske reaktioner forsvinder eller opstår atomer ikke, men deres omlejring sker (dvs. en kemisk transformation er processen med at bryde nogle bindinger mellem atomer og danne andre, som en resultat, hvoraf der ud fra de oprindelige molekyler stoffer opnås molekyler af reaktionsprodukter). Da antallet af atomer før og efter reaktionen forbliver uændret, så deres totalvægt bør heller ikke ændre sig. Masse blev forstået som en størrelse, der karakteriserer mængden af ​​stof.

I begyndelsen af ​​det 20. århundrede blev formuleringen af ​​loven om massebevarelse revideret i forbindelse med fremkomsten af ​​relativitetsteorien (A. Einstein, 1905), hvorefter et legemes masse afhænger af dets hastighed og kendetegner derfor ikke kun mængden af ​​stof, men også dens bevægelse. Energien E modtaget af et legeme er relateret til stigningen i dets masse m ved forholdet E = m c 2, hvor c er lysets hastighed. Dette forhold bruges ikke i kemiske reaktioner, fordi 1 kJ energi svarer til en masseændring med ~10 -11 g og m kan praktisk talt ikke måles. I nukleare reaktioner, hvor E er ~10 6 gange større end ved kemiske reaktioner, skal m tages i betragtning.

Baseret på loven om bevarelse af masse er det muligt at opstille ligninger for kemiske reaktioner og lave beregninger ved hjælp af dem. Det er grundlaget for kvantitativ kemisk analyse.

Lov om kompositionens konstanthed

Lov om kompositionens konstanthed ( J.L. Proust, 1801 -1808.) - enhver specifik kemisk ren forbindelse, uanset fremstillingsmetoden, består af samme kemiske elementer, og forholdet mellem deres masser er konstante, og relative tal deres atomer er udtrykt som heltal. Dette er en af ​​de grundlæggende love kemi.

Loven om konstans af sammensætning er ikke opfyldt for Berthollides(forbindelser med variabel sammensætning). Men for enkelhedens skyld er sammensætningen af ​​mange Berthollides skrevet som konstant. For eksempel komposition jern(II)oxid skrevet som FeO (i stedet for den mere præcise formel Fe 1-x O).

LOV OM KONSTANT SAMMENSÆTNING

Ifølge loven om sammensætningens konstans har hvert rent stof en konstant sammensætning, uanset metoden til fremstilling af det. Så calciumoxid kan opnås på følgende måder: Uanset hvordan stoffet CaO opnås, har det en konstant sammensætning: Et calciumatom og et oxygenatom danner calciumoxidmolekylet CaO. Vi definerer Molar masse SaO: Vi bestemmer massefraktionen af ​​Ca ved hjælp af formlen: Konklusion: I kemisk rent oxid massefraktion calcium er altid 71,4% og oxygen 28,6%.

Lov om multipler

Loven om flere forhold er en af støkiometrisk love kemi: hvis to stoffer (enkel eller kompleks) danner mere end én forbindelse med hinanden, så er masserne af et stof pr. en og samme masse af et andet stof relateret til hele tal, normalt lille.

Eksempler

1) Sammensætningen af ​​nitrogenoxider (i vægtprocent) er udtrykt følgende tal:

	Dinitrogenoxid N 2 O	Nitrogenoxid NO	Nitrogenholdig anhydrid N 2 O 3	Nitrogendioxid NO 2	Salpetersyreanhydrid N 2 O 5
Privat O/N

Ved at dividere tallene på bundlinjen med 0,57 ser vi, at de er i forholdet 1:2:3:4:5.

2) Kalcium Klorid danner 4 med vand krystallinsk hydrat, hvis sammensætning er udtrykt ved formlerne: CaCl 2 · H 2 O, CaCl 2 · 2H 2 O, CaCl 2 · 4H 2 O, CaCl 2 · 6H 2 O, dvs. i alle disse forbindelser vandmassen pr. molekyle af CaCl 2 er beslægtet som 1:2:4:6.

Lov om volumetriske relationer

(Gay-Lussac, 1808)

"Mængderne af gasser, der indgår i kemiske reaktioner, og mængderne af gasser, der dannes som et resultat af reaktionen, er relateret til hinanden som små hele tal."

Følge. Støkiometriske koefficienter i ligningerne for kemiske reaktioner for molekyler af gasformige stoffer viser i hvilke volumenforhold gasformige stoffer reagerer eller opnås.

2CO + O 2  2CO 2

Når to volumener carbon(II)oxid oxideres af et volumen ilt, dannes der 2 volumener carbondioxid, dvs. volumenet af den indledende reaktionsblanding reduceres med 1 volumen.

b) Ved syntetisering af ammoniak fra grundstoffer:

n 2 + 3h 2  2nh 3

Et volumen nitrogen reagerer med tre volumener brint; I dette tilfælde dannes 2 volumener ammoniak - volumenet af den indledende gasformige reaktionsmasse vil falde med 2 gange.

Clayperon-Mendeleev ligning

Hvis vi nedskriver den kombinerede gaslov for en hvilken som helst masse af enhver gas, får vi Clayperon-Mendeleev-ligningen:

hvor m er gasmassen; M - molekylvægt; p - tryk; V - volumen; T - absolut temperatur (°K); R er den universelle gaskonstant (8,314 J/(mol K) eller 0,082 l atm/(mol K)).

For en given masse af en bestemt gas er m/M-forholdet konstant, så den forenede gaslov er opnået fra Clayperon-Mendeleev-ligningen.

Hvilket volumen vil kulilte (II) med en vægt på 84 g optage ved en temperatur på 17°C og et tryk på 250 kPa?

Antallet af mol CO er:

 (CO) = m(CO) / M(CO) = 84 / 28 = 3 mol

CO-volumen ved N.S. beløber sig til

3 22,4 l = 67,2 l

Fra den kombinerede Boyle-Mariotte og Gay-Lussac gaslov:

(P V) / T = (P 0 V 0) / T 2

V (CO) = (P 0 T V 0) / (PT 0) = (101,3 (273 + 17) 67,2) / (250 273) = 28,93 l

Den relative massefylde af gasser viser, hvor mange gange 1 mol af en gas er tungere (eller lettere) end 1 mol af en anden gas.

D A(B) = (B)  (A) = M (B) / M (A)

Den gennemsnitlige molekylvægt af en blanding af gasser er lig med blandingens samlede masse divideret med det samlede antal mol:

M av = (m 1 +.... + m n) / ( 1 +.... +  n) = (M 1 V 1 + .... M n V n) / ( 1 +.. .. +  n)

LOV OM ENERGIBESPARELSE : i isolation I et system forbliver systemets energi konstant; kun overgange fra en type energi til en anden er mulige. I termodynamikken for bevarelse af energi svarer loven til termodynamikkens første lov, som er udtrykt ved ligningen Q = DU + W, hvor Q er mængden af ​​varme, der tilføres systemet, DU er ændringen i det indre. systemets energi, W er det arbejde, som systemet udfører. Et særligt tilfælde af bevarelse af energi er Hess-loven.

Energibegrebet blev revideret i forbindelse med fremkomsten af ​​relativitetsteorien (A. Einstein, 1905): den samlede energi E er proportional med massen m og er relateret til den ved forholdet E = mc2, hvor c er lysets hastighed. Derfor kan masse udtrykkes i energienheder og en mere generel lov om bevarelse af masse og energi kan formuleres: i iso-lira. system, er summen af ​​masse og energi konstant, og kun transformationer i strengt ækvivalente forhold af nogle former for energi til andre og tilsvarende relaterede ændringer i masse og energi er mulige.

Lov om ækvivalenter

stoffer interagerer med hinanden i mængder, der er proportionale med deres ækvivalenter. Når du løser nogle problemer, er det mere bekvemt at bruge en anden formulering af denne lov: masserne (volumener) af stoffer, der reagerer med hinanden, er proportionale med deres ækvivalente masser (volumener).

ækvivalenter: kemiske grundstoffer kombineres med hinanden i nøje definerede mængder svarende til deres ækvivalenter. Det matematiske udtryk for ækvivalentloven har næste visning: hvor m1 og m2 er masserne af reagerende eller resulterende stoffer, er m eq(1) og m eq(2) de ækvivalente masser af disse stoffer.

For eksempel: en vis mængde metal, hvis ækvivalente masse er 28 g/mol, fortrænger 0,7 liter brint fra en syre, målt kl. normale forhold. Bestem massen af ​​metallet. Løsning: Ved at vide, at det ækvivalente volumen af ​​brint er 11,2 L/mol, er forholdet: 28 g metal svarer til 11,2 L brint x g metal svarer til 0,7 L brint. Derefter x=0,7*28/11,2= 1,75 g.

For at bestemme den ækvivalente eller ækvivalente masse er det ikke nødvendigt at tage udgangspunkt i dens kombination med brint. De kan bestemmes af sammensætningen af ​​forbindelsen af ​​et givet grundstof med et hvilket som helst andet, hvis ækvivalent er kendt.

For eksempel: Når 5,6 g jern og svovl kombineres, dannes 8,8 g jernsulfid. Det er nødvendigt at finde den ækvivalente masse af jern og dens ækvivalent, hvis det vides, at den ækvivalente masse af svovl er 16 g/mol. Løsning: af betingelserne for problemet følger, at der i jernsulfid er 8,8-5,6 = 3,2 g svovl pr. 5,6 g jern. Ifølge ækvivalentloven er masserne af interagerende stoffer proportionale med deres ækvivalente masser, det vil sige, at 5,6 g jern svarer til 3,2 g svovlmeq (Fe) svarer til 16 g/mol svovl. Det følger, at m3KB(Fe) = 5,6*16/3,2=28 g/mol. Jernækvivalenten er: 3=meq(Fe)/M(Fe)=28 g/mol:56 g/mol=1/2. Derfor er ækvivalenten af ​​jern 1/2 mol, det vil sige, 1 mol jern indeholder 2 ækvivalenter.

Avogadros lov

Lovens konsekvenser

Første konsekvens af Avogadros lov: et mol af en hvilken som helst gas under de samme forhold optager samme volumen.

Især under normale forhold, dvs. ved 0 °C (273 K) og 101,3 kPa, er volumenet af 1 mol gas 22,4 liter. Dette volumen kaldes det molære volumen af ​​gassen V m. Denne værdi kan genberegnes til andre temperaturer og tryk ved hjælp af Mendeleev-Clapeyron-ligningen:

.

Anden konsekvens af Avogadros lov: molmassen af ​​den første gas er lig med produktet af molmassen af ​​den anden gas og den relative massefylde af den første gas i forhold til den anden gas.

Denne position var af enorm betydning for udviklingen af ​​kemi, da den gør det muligt at bestemme den partielle vægt af legemer, der er i stand til at gå over i en gasformig eller dampformig tilstand. Hvis igennem m vi betegner kroppens delvægt, og ved d- dens vægtfylde i damptilstand, derefter forholdet m / d skal være konstant for alle kroppe. Erfaring har vist, at for alle undersøgte legemer, der går over i damp uden nedbrydning, er denne konstant lig med 28,9, hvis vi ved bestemmelse af partialvægten går ud fra luftens vægtfylde, taget som en enhed, men denne konstant vil være lig. til 2, hvis vi tager brints vægtfylde som en enhed. Betegner denne konstant, eller hvad der er det samme, delvolumenet, der er fælles for alle dampe og gasser MED, fra den formel, vi har på den anden side m = dC. Da den specifikke vægt af damp let kan bestemmes, erstattes værdien d I formlen udledes også den ukendte delvægt af den givne krop.

Termokemi

Termisk virkning af en kemisk reaktion

Materiale fra Wikipedia - den frie encyklopædi

Termisk effekt af en kemisk reaktion eller ændring entalpi systemer på grund af forekomsten af ​​en kemisk reaktion - mængden af ​​varme, der tilskrives en ændring i en kemisk variabel modtaget af et system, hvor en kemisk reaktion fandt sted, og reaktionsprodukterne tog temperaturen på reaktanterne.

For at den termiske effekt skal være en størrelse, der kun afhænger af arten af ​​den igangværende kemiske reaktion, skal følgende betingelser være opfyldt:

Reaktionen skal enten forløbe ved konstant volumen Q v (isokorisk proces) eller ved konstant tryk Q p( isobarisk proces).

Der udføres ikke arbejde i anlægget, bortset fra det mulige udvidelsesarbejde ved P = konst.

Hvis reaktionen udføres under standardbetingelser ved T = 298,15 K = 25 ˚C og P = 1 atm = 101325 Pa, kaldes den termiske effekt reaktionens standard termiske effekt eller standardentalpien for reaktionen Δ H rO. I termokemi beregnes standardreaktionsvarmen ved hjælp af standard dannelsesentalpier.

Standard dannelsesentalpi (standard dannelsesvarme)

Standard dannelsesvarmen forstås som den termiske effekt af reaktionen ved dannelsen af ​​et mol af et stof fra simple stoffer, dets komponenter, som er stabile standardtilstande.

For eksempel er standardentalpien for dannelse 1 mol metan fra kulstof Og brint lig med reaktionens termiske effekt:

C(tv) + 2H2 (g) = CH4 (g) + 76 kJ/mol.

Standardentalpien for dannelse er angivet med Δ H fO. Her betyder indekset f dannelse, og den overstregede cirkel, der minder om en Plimsol-skive - hvad mængden refererer til standardtilstand stoffer. En anden betegnelse for standardentalpi findes ofte i litteraturen - ΔH 298,15 0 , hvor 0 angiver det samme tryk til én atmosfære (eller, noget mere præcist, til standardbetingelser ), og 298,15 er temperaturen. Nogle gange bruges indeks 0 for mængder relateret til rent stof, der angiver, at det kun er muligt at angive standard termodynamiske mængder med det, når et rent stof er valgt som standardtilstand . Standarden kan for eksempel også tages for at være et stofs tilstand i ekstremt fortyndet løsning. "Plimsoll disk" betyder i dette tilfælde den faktiske standardtilstand af materien, uanset dets valg.

Dannelsesentalpien af ​​simple stoffer tages lig med nul, og nulværdien af ​​dannelsesentalpien refererer til aggregeringstilstanden, stabil ved T = 298 K. F.eks. jod i den krystallinske tilstand Δ H I2(tv) 0 = 0 kJ/mol, og for væske jod Δ H I2(l)0 = 22 kJ/mol. Entalpierne for dannelse af simple stoffer under standardbetingelser er deres vigtigste energikarakteristika.

Den termiske effekt af enhver reaktion findes som forskellen mellem summen af ​​dannelsesvarmen for alle produkter og summen af ​​dannelsesvarmen for alle reaktanter i denne reaktion (konsekvens Hess lov):

Δ H reaktion O = ΣΔ H f O (produkter) - ΣΔ H f O (reagenser)

Termokemiske effekter kan indarbejdes i kemiske reaktioner. Kemiske ligninger, der angiver mængden af ​​frigivet eller absorberet varme, kaldes termokemiske ligninger. Reaktioner ledsaget af frigivelse af varme til miljøet har en negativ termisk effekt og kaldes eksotermisk. Reaktioner ledsaget af absorption af varme har en positiv termisk effekt og kaldes endotermisk. Den termiske effekt refererer sædvanligvis til et mol reageret udgangsmateriale, hvis støkiometriske koefficient er maksimal.

Temperaturafhængighed termisk effekt(entalpi) af reaktion

For at beregne temperaturafhængigheden af ​​reaktionsentalpien er det nødvendigt at kende molaren Varmekapacitet stoffer involveret i reaktionen. Ændringen i reaktionsentalpien med stigende temperatur fra T 1 til T 2 beregnes i henhold til Kirchhoffs lov (det antages, at i givet interval temperaturer, er molære varmekapaciteter ikke afhængige af temperatur, og der er ingen fasetransformationer):

Hvis fasetransformationer forekommer i et givet temperaturområde, er det i beregningen nødvendigt at tage højde for varmen af ​​de tilsvarende transformationer såvel som ændringen i temperaturafhængigheden af ​​varmekapaciteten af ​​stoffer, der har gennemgået sådanne transformationer:

hvor ΔC p (T1,Tf) er ændringen i varmekapacitet i temperaturområdet fra Ti til faseovergangstemperaturen; ΔC p (Tf,T2) er ændringen i varmekapacitet i temperaturområdet fra faseovergangstemperaturen til sluttemperaturen, og Tf er faseovergangstemperaturen.

Standard forbrændingsentalpi

Standard forbrændingsentalpi - Δ H hor o, den termiske virkning af forbrændingsreaktionen af ​​et mol af et stof i oxygen til dannelsen af ​​oxider i højeste grad oxidation. Forbrændingsvarmen af ​​ikke-brændbare stoffer antages at være nul.

Standard entalpi af opløsning

Standardentalpi af opløsning - Δ H opløsning, den termiske effekt af processen med at opløse 1 mol af et stof i en uendelig stor mængde opløsningsmiddel. Består af ødelæggelsesvarme krystalgitter og varme hydrering(eller varme løsning for ikke-vandige opløsninger), frigivet som et resultat af interaktionen af ​​opløsningsmiddelmolekyler med molekyler eller ioner af det opløste stof med dannelsen af ​​forbindelser med variabel sammensætning - hydrater (solvater). Ødelæggelse af krystalgitteret er normalt en endoterm proces - Δ H resh > 0, og ionhydrering er eksoterm, Δ H hydr< 0. В зависимости от соотношения значений ΔH resh og Δ H hydr opløsningsentalpi kan være enten positiv eller negativ betydning. Altså opløsningen af ​​det krystallinske kaliumhydroxid ledsaget af frigivelse af varme:

Δ H opløse KOH o = Δ H beslutte + Δ H hydrK +o + Δ H hydroOH −о = −59 KJ/mol

Under hydreringens entalpi - Δ H hydr, refererer til den varme, der frigives, når 1 mol ioner passerer fra vakuum til opløsning.

Standard neutralisationsentalpi

Standard neutralisationsentalpi - Δ H neutroentalpi af reaktionen mellem stærke syrer og baser til dannelse af 1 mol vand under standardbetingelser:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

H + + OH − = H 2 O, ΔH neutr ° = −55,9 kJ/mol

Standard neutralisationsentalpi for koncentrerede opløsninger stærke elektrolytter afhænger af ionkoncentrationen på grund af ændringen i ΔH-værdien af ​​hydratisering ° af ioner ved fortynding.

Entalpi

Entalpi er en egenskab ved et stof, der angiver mængden af ​​energi, der kan omdannes til varme.

Entalpi- Det her termodynamisk egenskab et stof, der angiver niveauet af energi, der er lagret i dets molekylære struktur. Det betyder, at selvom et stof kan have energi baseret på temperatur og tryk, kan det ikke hele omdannes til varme. En del af den indre energi forbliver altid i stoffet og bevarer sin molekylære struktur. En del kinetisk energi et stof er utilgængeligt, når dets temperatur nærmer sig den omgivende temperatur. Derfor er entalpi den mængde energi, der er tilgængelig til at blive omdannet til varme ved en bestemt temperatur og tryk. Entalpi enheder- Britisk termisk enhed eller joule for energi og Btu/lbm eller J/kg for specifik energi.

Entalpi mængde

Antal entalpi af et stof er baseret på dets givne temperatur. Denne temperatur- det er den værdi, der er valgt af forskere og ingeniører som grundlag for beregninger. Det er den temperatur, hvor et stofs entalpi er nul J. Stoffet har med andre ord ingen tilgængelig energi, der kan omdannes til varme. Denne temperatur er forskellige stoffer forskellige. For eksempel er denne vandtemperatur det tredobbelte punkt (0 °C), nitrogen -150 °C og metan- og ethanbaserede kølemidler -40 °C.

Hvis temperaturen af ​​et stof er højere end dets givne temperatur eller skifter tilstand til gasform ved en given temperatur, udtrykkes entalpi som et positivt tal. Omvendt, ved en temperatur under denne, udtrykkes et stofs entalpi som et negativt tal. Entalpi bruges i beregninger til at bestemme forskellen i energiniveauer mellem to tilstande. Dette er nødvendigt for at konfigurere udstyret og bestemme koefficient nyttig handling af processen.

Entalpi defineres ofte som materiens samlede energi, da den er lig med summen af ​​dens indre energi (u) i en given tilstand sammen med dens evne til at udføre arbejde (pv). Men i virkeligheden indikerer entalpi ikke fuld energi stoffer ved en given temperatur over det absolutte nulpunkt (-273°C). Derfor, i stedet for at definere entalpi som den samlede varme af et stof, er det mere præcist defineret som den samlede mængde af tilgængelig energi af et stof, der kan omdannes til varme. H = U + pV

Intern energi

Den indre energi i et legeme (betegnet som E eller U) er summen af ​​energierne af molekylære interaktioner og termiske bevægelser af molekylet. Intern energi er en unik funktion af systemets tilstand. Det betyder, at når som helst systemet befinder sig i en given tilstand, vil det indre energi får den betydning, der ligger i denne tilstand, uanset systemets historie. Som følge heraf vil ændringen i intern energi under overgangen fra en tilstand til en anden altid være lig med forskellen mellem dens værdier i slut- og starttilstanden, uanset hvilken vej overgangen fandt sted.

Den indre energi i en krop kan ikke måles direkte. Du kan kun bestemme ændringen i indre energi:

bragt til kroppen varme, målt i joule

- Job udføres af et legeme mod ydre kræfter, målt i joule

Denne formel er et matematisk udtryk termodynamikkens første lov

Til kvasistatiske processer følgende forhold gælder:

-temperatur, målt i kelvins

-entropi, målt i joule/kelvin

-tryk, målt i pascals

-kemisk potentiale

Antal partikler i systemet

Ideelle gasser

Ifølge Joules lov, afledt empirisk, indre energi ideel gas afhænger ikke af tryk eller volumen. Baseret på dette faktum kan vi få et udtryk for ændringen i indre energi af en ideel gas. A-priory molær varmekapacitet ved konstant volumen, . Da den indre energi af en ideel gas kun er en funktion af temperaturen, altså

.

Den samme formel gælder også for beregning af ændringen i indre energi i ethvert legeme, men kun i processer med konstant volumen ( isokoriske processer); V almindelig sag C V (T,V) er en funktion af både temperatur og volumen.

Hvis vi negligerer ændringen i molær varmekapacitet med en ændring i temperatur, får vi:

Δ U = ν C V Δ T,

hvor ν er mængden af ​​stof, Δ T- temperaturændring.

STOFFENS, KROP, SYSTEMS INTERN ENERGI

(græsk: ένέργια - aktivitet, energi). Intern energi er En del kroppens samlede energi (systemer tlf): E = E k + E s + U, Hvor E k - kinetisk energi makroskopisk bevægelse systemer, E s - potentiel energi, forårsaget af tilstedeværelsen af ​​eksterne kræfter felter(tyngdekraft, elektrisk osv.), U- indre energi. Intern energi stoffer, kroppe, systemer af kroppe - fungere stat, defineret som den samlede energireserve af den indre tilstand af et stof, et legeme, et system, der ændres (frigivet) i behandle kemisk reaktioner, varmeoverførsel og ydeevne arbejde. Komponenter af indre energi: (a) kinetisk energi af termisk probabilistisk bevægelse af partikler (atomer, molekyler, ioner osv.), der udgør stoffet (krop, system); (b) partiklers potentielle energi på grund af deres intermolekylære interaktion; (c) energi af elektroner i elektronskaller, atomer og ioner; d) intranuklear energi. Intern energi er ikke forbundet med processen med at ændre systemets tilstand. Ved eventuelle ændringer i systemet forbliver systemets indre energi sammen med dets omgivelser konstant. Det vil sige, at intern energi hverken tabes eller vindes. Samtidig kan energi flytte fra en del af systemet til en anden eller omdannes fra en formularer til en anden. Dette er en af ​​formuleringerne lov bevarelse af energi - termodynamikkens første lov. En del af den indre energi kan omdannes til arbejde. Denne del af den indre energi kaldes fri energi - G. (I kemiske forbindelser det kaldes kemisk potentiel). Resten af ​​den indre energi, som ikke kan omdannes til arbejde, kaldes bundet energi - W b .

Entropi

Entropi (fra græskἐντροπία - vende, transformation) til naturvidenskab- mål for lidelse systemer, bestående af mange elementer. Især i statistisk fysik - måle sandsynligheder implementeringen af ​​enhver makroskopisk tilstand; V informationsteori- et mål for usikkerheden ved enhver erfaring (test), som kan have forskellige udfald, og dermed mængden Information; V historisk videnskab, Til forklaringer fænomen alternativ historie (invarians og variabilitet historisk proces).