Հարաբերական ատոմային և մոլեկուլային զանգվածներ: Քիմիայի հիմնական հասկացություններն ու օրենքները
Գիտության զարգացման գործընթացում քիմիան բախվել է ռեակցիաներ իրականացնելու համար նյութի քանակի և դրանց ընթացքում ստացված նյութերի հաշվարկի խնդրին։
Այսօր նյութերի և խառնուրդների միջև քիմիական ռեակցիայի նման հաշվարկների համար օգտագործվում է պարբերական աղյուսակում մուտքագրված հարաբերական ատոմային զանգվածի արժեքը. քիմիական տարրեր D. I. Մենդելեև.
Քիմիական պրոցեսները և նյութերի մեջ տարրի հարաբերակցության ազդեցությունը ռեակցիայի ընթացքի վրա
Ժամանակակից գիտությունը «հարաբերական» սահմանման ներքո ատոմային զանգվածքիմիական տարր» նշանակում է, թե տվյալ քիմիական տարրի ատոմի զանգվածը քանի անգամ է մեծ ածխածնի ատոմի մեկ տասներկուերորդ մասից։
Քիմիայի դարաշրջանի գալուստով անհրաժեշտ է ճշգրիտ սահմանումներՔիմիական ռեակցիայի ընթացքը և դրա արդյունքներն աճեցին:
Ուստի քիմիկոսներն անընդհատ փորձում էին լուծել նյութի մեջ փոխազդող տարրերի ճշգրիտ զանգվածների խնդիրը։ Մեկը լավագույն լուծումներըայն ժամանակ ամենաթեթև տարրի հետ կապ կար։ Եվ նրա ատոմի կշիռն ընդունվեց մեկ։
Նյութը հաշվելու պատմական ընթացքը
Սկզբում օգտագործվել է ջրածինը, ապա թթվածինը։ Բայց հաշվարկի այս մեթոդը ոչ ճշգրիտ է ստացվել։ Սրա պատճառը 17 և 18 զանգվածով իզոտոպների առկայությունն էր թթվածնում։
Հետևաբար, իզոտոպների խառնուրդ ունենալը տեխնիկապես տվել է տասնվեցից այլ թիվ: Այսօր տարրի հարաբերական ատոմային զանգվածը հաշվարկվում է հիմք ընդունելով ածխածնի ատոմի զանգվածը՝ 1/12 հարաբերակցությամբ։
Դալթոնը դրեց տարրի հարաբերական ատոմային զանգվածի հիմքերը
Միայն որոշ ժամանակ անց՝ 19-րդ դարում, Դալթոնն առաջարկեց հաշվարկել՝ օգտագործելով ամենաթեթև քիմիական տարրը՝ ջրածինը։ Իր ուսանողների համար դասախոսությունների ժամանակ նա փայտից փորագրված պատկերների վրա ցույց տվեց, թե ինչպես են ատոմները միացված: Այլ տարրերի համար նա օգտագործել է նախկինում այլ գիտնականների կողմից ստացված տվյալները:
Լավուազեի փորձերի համաձայն՝ ջուրը պարունակում է տասնհինգ տոկոս ջրածին և ութսունհինգ տոկոս թթվածին։ Այս տվյալներով Դալթոնը հաշվարկել է, որ ջուրը կազմող տարրի, տվյալ դեպքում թթվածնի հարաբերական ատոմային զանգվածը 5,67 է։ Նրա հաշվարկների սխալ լինելը պայմանավորված է նրանով, որ նա սխալ էր հավատում ջրի մոլեկուլում ջրածնի ատոմների թվին:
Նրա կարծիքով՝ մեկ թթվածնի ատոմում եղել է մեկ ջրածնի ատոմ։ Օգտագործելով քիմիկոս Օսթինի տվյալները, որ ամոնիակը պարունակում է 20 տոկոս ջրածին և 80 տոկոս ազոտ, նա հաշվարկել է, թե որքան է ազոտի հարաբերական ատոմային զանգվածը։ Այս արդյունքով նա հետաքրքիր եզրակացության է եկել. Պարզվեց, որ հարաբերական ատոմային զանգվածը (ամոնիակի բանաձևը սխալմամբ վերցվել է ջրածնի և ազոտի մեկ մոլեկուլով) չորս է։ Իր հաշվարկներում գիտնականը հիմնվել է Մենդելեևի պարբերական համակարգի վրա։ Վերլուծությունից նա հաշվարկեց, որ ածխածնի հարաբերական ատոմային զանգվածը 4,4 է, նախկինում ընդունված տասներկուսի փոխարեն։
Չնայած իր լուրջ կոպիտ սխալներին, Դալթոնն է առաջինը ստեղծել որոշ տարրերի աղյուսակ: Գիտնականի կյանքի ընթացքում այն բազմաթիվ փոփոխությունների է ենթարկվել։
Նյութի իզոտոպային բաղադրիչը ազդում է հարաբերական ատոմային քաշի ճշգրտության արժեքի վրա
Տարրերի ատոմային զանգվածները դիտարկելիս կարելի է նկատել, որ յուրաքանչյուր տարրի ճշգրտությունը տարբեր է։ Օրինակ՝ լիթիումի համար այն քառանիշ է, իսկ ֆտորի համար՝ ութանիշ։
Խնդիրն այն է, որ յուրաքանչյուր տարրի իզոտոպային բաղադրիչը տարբեր է և փոփոխական։ Օրինակ՝ սովորական ջուրը պարունակում է երեք տեսակի ջրածնի իզոտոպ։ Բացի սովորական ջրածնից, դրանք ներառում են դեյտերիում և տրիտում:
Ջրածնի իզոտոպների հարաբերական ատոմային զանգվածները համապատասխանաբար երկու և երեք են։ «Ծանր» ջուրը (առաջանում է դեյտերիումով և տրիտումով) ավելի վատ է գոլորշիանում։ Ուստի ջրի գոլորշիային վիճակում ավելի քիչ իզոտոպներ կան, քան հեղուկ վիճակում։
Կենդանի օրգանիզմների ընտրողականությունը տարբեր իզոտոպների նկատմամբ
Կենդանի օրգանիզմները ածխածնի նկատմամբ ընտրողական հատկություն ունեն։ Տասներկուսին հավասար հարաբերական ատոմային զանգված ունեցող ածխածինը օգտագործվում է օրգանական մոլեկուլներ կառուցելու համար։ Հետևաբար, օրգանական ծագման նյութերը, ինչպես նաև մի շարք հանքանյութեր, ինչպիսիք են ածուխը և նավթը, պարունակում են ավելի քիչ իզոտոպային պարունակություն, քան անօրգանական նյութերը։
Միկրոօրգանիզմները, որոնք մշակում և կուտակում են ծծումբը, թողնում են ծծմբի իզոտոպը 32: Այն տարածքներում, որտեղ բակտերիաները չեն մշակվում, ծծմբի իզոտոպի մասնաբաժինը կազմում է 34, այսինքն՝ շատ ավելի բարձր: Հենց հողային ապարներում ծծմբի հարաբերակցության հիման վրա երկրաբանները եզրակացության են գալիս շերտի ծագման բնույթի մասին՝ այն ունի մագմատիկ, թե նստվածքային բնույթ։
Բոլոր քիմիական տարրերից միայն մեկը չունի իզոտոպներ՝ ֆտորը։ Հետեւաբար, նրա հարաբերական ատոմային զանգվածը ավելի ճշգրիտ է, քան մյուս տարրերը:
Բնության մեջ անկայուն նյութերի առկայությունը
Որոշ տարրերի համար հարաբերական զանգվածը բերվում է քառակուսի փակագծերում։ Ինչպես տեսնում եք, դրանք տարրեր են, որոնք տեղակայված են ուրանի հետևից: Փաստն այն է, որ նրանք չունեն կայուն իզոտոպներ և քայքայվում են ռադիոակտիվ ճառագայթման արտանետմամբ: Ուստի փակագծերում նշվում է ամենակայուն իզոտոպը։
Ժամանակի ընթացքում պարզվել է, որ դրանցից մի քանիսից հնարավոր է արհեստական պայմաններում ստանալ կայուն իզոտոպ։ Ես պետք է փոխեի Մենդելեևի պարբերական աղյուսակում որոշ տրանսուրանի տարրերի ատոմային զանգվածները:
Նոր իզոտոպների սինթեզման և դրանց կյանքի տևողությունը չափելու գործընթացում երբեմն հնարավոր է եղել գտնել միլիոնավոր անգամ ավելի երկար կիսատևող նուկլիդներ:
Գիտությունը կանգ չի առնում, անընդհատ բացահայտվում են նոր տարրեր, օրենքներ, տարբեր գործընթացների հարաբերություններ քիմիայի և բնության մեջ։ Հետևաբար, թե ինչ ձևով կստացվի Մենդելեևի քիմիական տարրերի քիմիան և պարբերական համակարգը ապագայում՝ հարյուր տարի հետո, անորոշ է և անորոշ։ Բայց ես կցանկանայի հավատալ, որ անցած դարերում կուտակված քիմիկոսների աշխատանքները կծառայեն մեր սերունդների նոր, ավելի կատարյալ իմացությանը։
ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ
ԵրկաթՊարբերական աղյուսակի քսանվեցերորդ տարրն է։ Նշանակումը - Fe լատիներեն «ferrum» բառից: Գտնվում է չորրորդ շրջանում՝ VIIB խումբ։ Վերաբերում է մետաղներին։ Միջուկային լիցքը 26 է։
Երկաթը ալյումինից հետո աշխարհում ամենատարածված մետաղն է. այն կազմում է երկրակեղևի 4%-ը (զանգվածը): Երկաթը հանդիպում է տարբեր միացությունների՝ օքսիդների, սուլֆիդների, սիլիկատների տեսքով։ Երկաթը ազատ վիճակում հանդիպում է միայն երկնաքարերում։
Երկաթի ամենակարևոր հանքաքարերը ներառում են մագնիսական երկաթի հանքաքար Fe 3 O 4, կարմիր երկաթի հանքաքար Fe 2 O 3, շագանակագույն երկաթի հանքաքար 2Fe 2 O 3 × 3H 2 O և spar FeCO 3:
Երկաթը արծաթափայլ (նկ. 1) ճկուն մետաղ է։ Այն լավ է հարմարվում դարբնագործության, գլանվածքի և այլ տեսակների համար հաստոցներ. Մեխանիկական հատկություններերկաթը մեծապես կախված է իր մաքրությունից՝ նրանում նույնիսկ շատ փոքր քանակությամբ այլ տարրերի պարունակությունից:
Բրինձ. 1. Երկաթ. Արտաքին տեսք.
Երկաթի ատոմային և մոլեկուլային քաշը
Նյութի հարաբերական մոլեկուլային քաշը(M r) մի թիվ է, որը ցույց է տալիս, թե տվյալ մոլեկուլի զանգվածը քանի անգամ է մեծ ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ից, և տարրի հարաբերական ատոմային զանգված(A r) - քանի անգամ միջին քաշըՔիմիական տարրի ատոմները ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ից ավելին են։
Քանի որ երկաթը գոյություն ունի ազատ վիճակում՝ միատոմ Fe մոլեկուլների տեսքով, նրա ատոմային և մոլեկուլային զանգվածների արժեքները նույնն են։ Դրանք հավասար են 55.847-ի։
Երկաթի ալոտրոպիա և ալոտրոպային փոփոխություններ
Երկաթը ձևավորում է երկու բյուրեղային փոփոխություններ՝ α-երկաթ և γ-երկաթ: Դրանցից առաջինն ունի խորանարդ մարմնակենտրոն վանդակ, երկրորդը՝ խորանարդ դեմքակենտրոն: α-Երկաթը թերմոդինամիկորեն կայուն է երկու ջերմաստիճանի միջակայքում՝ 912 o C-ից ցածր և 1394 o C-ից մինչև հալման կետ: Երկաթի հալման կետը 1539 ± 5 o C է: 912 o C-ի և 1394 o C-ի միջև γ-երկաթը կայուն է:
α- և γ-երկաթի կայունության ջերմաստիճանային միջակայքերը պայմանավորված են ջերմաստիճանի հետ երկու մոդիֆիկացիաների Գիբսի էներգիայի փոփոխության բնույթով: 912 o C-ից ցածր և 1394 o C-ից բարձր ջերմաստիճաններում α-երկաթի Գիբսի էներգիան ավելի քիչ է, քան γ-երկաթի Գիբսի էներգիան, իսկ 912 - 1394 o C միջակայքում՝ ավելի:
Երկաթի իզոտոպներ
Հայտնի է, որ երկաթը բնության մեջ կարող է առաջանալ չորս կայուն իզոտոպների՝ 54Fe, 56Fe, 57Fe և 57Fe տեսքով։ Նրանց զանգվածային թիվը համապատասխանաբար 54, 56, 57 և 58 է։ Երկաթի 54 Fe իզոտոպի ատոմի միջուկը պարունակում է քսանվեց պրոտոն և քսանութ նեյտրոն, իսկ մնացած իզոտոպները նրանից տարբերվում են միայն նեյտրոնների քանակով։
Կան արհեստական երկաթի իզոտոպներ հետ զանգվածային թվեր 45-ից մինչև 72, ինչպես նաև միջուկների 6 իզոմերական վիճակներ։ Վերոնշյալ իզոտոպներից ամենաերկարակյացը 60 Fe-ն է՝ 2,6 միլիոն տարի կիսամյակ:
երկաթի իոններ
Էլեկտրոնային բանաձևը, որը ցույց է տալիս երկաթի էլեկտրոնների բաշխումը ուղեծրերի վրա, հետևյալն է.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2.
Քիմիական փոխազդեցության արդյունքում երկաթը հրաժարվում է իր վալենտային էլեկտրոններից, այսինքն. նրանց դոնորն է և վերածվում է դրական լիցքավորված իոնի.
Fe 0 -2e → Fe 2+;
Fe 0 -3e → Fe 3+.
Երկաթի մոլեկուլ և ատոմ
Ազատ վիճակում երկաթը գոյություն ունի միատոմային Fe մոլեկուլների տեսքով։ Ահա մի քանի հատկություններ, որոնք բնութագրում են երկաթի ատոմը և մոլեկուլը.
երկաթի համաձուլվածքներ
Մինչև 19-րդ դարը երկաթի համաձուլվածքները հիմնականում հայտնի էին ածխածնի հետ իրենց համաձուլվածքներով, որոնք ստացան պողպատի և չուգունի անվանումները։ Այնուամենայնիվ, ապագայում ստեղծվեցին նոր երկաթի հիմքով համաձուլվածքներ, որոնք պարունակում են քրոմ, նիկել և այլ տարրեր։ Ներկայումս երկաթի համաձուլվածքները բաժանվում են ածխածնային պողպատների, չուգունների, լեգիրված պողպատների և հատուկ հատկություններով պողպատների։
Տեխնոլոգիայում երկաթի համաձուլվածքները սովորաբար կոչվում են սեւ մետաղներ, իսկ դրանց արտադրությունը՝ սեւ մետալուրգիա։
Խնդիրների լուծման օրինակներ
| Զորավարժություններ | Նյութի տարերային բաղադրությունը հետևյալն է՝ երկաթի տարրի զանգվածային բաժինը 0,7241 (կամ 72,41%), թթվածնի զանգվածային բաժինը՝ 0,2759 (կամ 27,59%)։ Ստացեք քիմիական բանաձևը. |
| Որոշում | X տարրի զանգվածային բաժինը HX բաղադրության մոլեկուլում հաշվարկվում է հետևյալ բանաձևով. ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Երկաթի ատոմների թիվը մոլեկուլում նշանակենք «x», թթվածնի ատոմների թիվը՝ «y»։ Եկեք գտնենք երկաթի և թթվածնի տարրերի համապատասխան հարաբերական ատոմային զանգվածները (Դ.Ի. Մենդելեևի Պարբերական աղյուսակից վերցված հարաբերական ատոմային զանգվածների արժեքները կկլորացվեն մինչև ամբողջ թվեր): Ar(Fe) = 56; Ar(O) = 16: Տարրերի տոկոսը բաժանում ենք համապատասխան հարաբերական ատոմային զանգվածների վրա։ Այսպիսով, մենք կգտնենք կապը միացության մոլեկուլում ատոմների թվի միջև. x:y= ω(Fe)/Ar(Fe) :ω(O)/Ar(O); x:y = 72.41/56: 27.59/16; x:y = 1.29: 1.84: Եկեք ամենափոքր թիվը վերցնենք որպես մեկ (այսինքն՝ բոլոր թվերը բաժանեք ամենափոքր թվի 1.29-ի). 1,29/1,29: 1,84/1,29; Հետևաբար, երկաթի և թթվածնի համադրության ամենապարզ բանաձևը Fe 2 O 3 է։ |
| Պատասխանել | Fe2O3 |
Երկաթի ֆիզիկական հատկությունները կախված են նրա մաքրության աստիճանից։ Մաքուր երկաթը բավականին ճկուն արծաթափայլ մետաղ է։ Երկաթի խտությունը 7,87 գ/սմ 3 է։ Հալման կետը 1539 ° C է: Ի տարբերություն շատ այլ մետաղների, երկաթը մագնիսական հատկություններ է ցուցաբերում:
Մաքուր երկաթը բավականին կայուն է օդում: Գործնականում երկաթը օգտագործվում է կեղտեր պարունակող: Երբ երկաթը տաքացվում է, բավական ակտիվ է շատ ոչ մետաղների դեմ։ Դիտարկենք երկաթի քիմիական հատկությունները՝ օգտագործելով բնորոշ ոչ մետաղների՝ թթվածնի և ծծմբի հետ փոխազդեցության օրինակը:
Երբ երկաթն այրվում է թթվածնի մեջ, առաջանում է երկաթի և թթվածնի միացություն, որը կոչվում է երկաթի կշեռք։ Ռեակցիան ուղեկցվում է ջերմության և լույսի արտազատմամբ։ Կազմենք քիմիական ռեակցիայի հավասարումը.
3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4
Երբ տաքացվում է, երկաթը բուռն արձագանքում է ծծմբի հետ՝ առաջացնելով երկաթի (II) սուլֆիդ։ Ռեակցիան ուղեկցվում է նաև ջերմության և լույսի արտազատմամբ։ Կազմենք քիմիական ռեակցիայի հավասարումը.
Երկաթը լայնորեն կիրառվում է արդյունաբերության մեջ և առօրյա կյանքում։ Երկաթի դարաշրջանը մարդկության զարգացման դարաշրջան է, որը սկսվել է մ.թ.ա. առաջին հազարամյակի սկզբին՝ կապված երկաթի ձուլման և երկաթե գործիքների ու ռազմական զենքերի արտադրության տարածման հետ։ երկաթի դարեկավ փոխարինելու բրոնզե դարը։ Պողպատն առաջին անգամ հայտնվել է Հնդկաստանում մ.թ.ա X դարում, չուգունը՝ միայն միջնադարում։ Մաքուր երկաթն օգտագործվում է տրանսֆորմատորների և էլեկտրամագնիսների միջուկներ պատրաստելու, ինչպես նաև հատուկ համաձուլվածքների արտադրության համար։ Ամենից շատ պրակտիկայում օգտագործվում են երկաթի համաձուլվածքներ՝ չուգուն և պողպատ։ Չուգունն օգտագործվում է ձուլվածքների և պողպատի արտադրության մեջ, պողպատը որպես կառուցվածքային և գործիքային նյութեր, որոնք դիմացկուն են կոռոզիայից:
Մթնոլորտային թթվածնի և խոնավության ազդեցության տակ երկաթի համաձուլվածքները վերածվում են ժանգի։ Ժանգի արտադրանքը կարելի է նկարագրել Fe 2 O 3 · xH 2 O քիմիական բանաձևով: Ձուլված երկաթի վեցերորդ մասը մեռնում է ժանգից, ուստի կոռոզիայից վերահսկելու հարցը շատ արդիական է: Կոռոզիայից պաշտպանության մեթոդները շատ բազմազան են: Դրանցից ամենակարեւորներն են՝ մետաղի մակերեսի պաշտպանությունը ծածկույթով, հակակոռոզիոն հատկություն ունեցող համաձուլվածքների ստեղծում, էլեկտրաքիմիական միջոցներ, միջավայրի բաղադրության փոփոխություն։ Պաշտպանիչ ծածկույթները բաժանվում են երկու խմբի՝ մետաղական (երկաթի պատում ցինկով, քրոմով, նիկելով, կոբալտով, պղնձով) և ոչ մետաղական (լաքեր, ներկեր, պլաստմասսա, ռետինե, ցեմենտ)։ Համաձուլվածքների բաղադրության մեջ հատուկ հավելումների ներմուծմամբ ստացվում է չժանգոտվող պողպատ։
Երկաթ. Բնության մեջ երկաթի տարածվածությունը
Երկաթ. Երկաթի բաշխումը բնության մեջ. Կենսաբանական դերգեղձ
Թթվածնից հետո երկրորդ կարևոր քիմիական տարրը, որի հատկությունները կուսումնասիրվեն, Ֆերումն է։ Երկաթը մետաղական տարր է, որը ձևավորում է պարզ նյութ՝ երկաթ։ Երկաթը Պարբերական աղյուսակի երկրորդական ենթախմբի ութերորդ խմբի անդամ է։ Ըստ խմբի համարի՝ երկաթի առավելագույն վալենտությունը պետք է լինի ութը, սակայն միացություններում Ferum-ն ավելի հաճախ ցուցադրում է երկու և երեքի վալենտներ, ինչպես նաև հայտնի միացություններ՝ վեց երկաթի վալենտով։ Երկաթի հարաբերական ատոմային զանգվածը հիսունվեց է:
Երկրակեղևի բաղադրության մեջ իր առատությամբ Ֆերումը մետաղական տարրերի մեջ զբաղեցնում է երկրորդ տեղը ալյումինից հետո։ Երկաթի զանգվածային բաժինը երկրի ընդերքըկազմում է գրեթե հինգ տոկոս։ Հայրենի նահանգում երկաթը շատ հազվադեպ է հանդիպում, սովորաբար միայն երկնաքարերի տեսքով։ Հենց այս տեսքով մեր նախնիները կարողացան առաջին անգամ ճանաչել երկաթը և գնահատել այն որպես գործիքներ պատրաստելու շատ լավ նյութ։ Ենթադրվում է, որ երկաթը միջուկի հիմնական բաղադրիչն է երկրագունդը. Բնության մեջ ֆերումը ավելի հաճախ հանդիպում է որպես հանքաքարի մաս։ Դրանցից ամենակարեւորներն են՝ մագնիսական երկաթի հանքաքար (մագնետիտ) Fe 3 O 4, կարմիր երկաթի հանքաքար (հեմատիտ) Fe 2 O 3, շագանակագույն երկաթի հանքաքար (լիմոնիտ) Fe 2 O 3 nH 2 O, երկաթի պիրիտ (պիրիտ) FeS 2։ , սպար երկաթի հանքաքար (սիդերիտ) FeCO3, գեթիտ FeO (OH): Շատերի ջրերում հանքային աղբյուրներպարունակում է Fe (HCO 3) 2 և որոշ այլ երկաթի աղեր:
Երկաթը կենսական տարր է։ Մարդու մարմնում, ինչպես նաև կենդանիների մոտ, ֆերումը առկա է բոլոր հյուսվածքներում, սակայն դրա ամենամեծ մասը (մոտ երեք գրամ) կենտրոնացած է արյան գնդերի մեջ։ Երկաթի ատոմները կենտրոնական դիրք են գրավում հեմոգլոբինի մոլեկուլներում, հեմոգլոբինը դրանց գույնի և թթվածինը միացնելու և պառակտելու հատկության շնորհիվ է: Երկաթը ներգրավված է թոքերից մարմնի հյուսվածքներ թթվածնի տեղափոխման գործընթացում: ամենօրյա պահանջ Ferum-ում օրգանիզմը 15-20 մգ է: Դրա ընդհանուր քանակությունը մարդու օրգանիզմ է մտնում բուսական մթերքների և մսի հետ։ Արյան կորստի դեպքում Ferum-ի կարիքը գերազանցում է այն քանակությունը, որը մարդը ստանում է սննդից: Օրգանիզմում երկաթի պակասը կարող է հանգեցնել մի վիճակի, որը բնութագրվում է արյան կարմիր բջիջների և հեմոգլոբինի քանակի նվազմամբ։ Բժշկական պատրաստուկներերկաթը պետք է ընդունվի միայն բժշկի ցուցումով:
Թթվածնի քիմիական հատկությունները. Միացման ռեակցիաներ
Թթվածնի քիմիական հատկությունները. Միացման ռեակցիաներ. Օքսիդների, օքսիդացման և այրման հայեցակարգը: Այրման սկզբի և դադարեցման պայմանները
Թթվածինը տաքացնելիս ակտիվորեն փոխազդում է բազմաթիվ նյութերի հետ։ Եթե շիկացած ածուխ C-ն լցնեք թթվածնով անոթի մեջ, այն դառնում է սպիտակ-տաք և այրվում։ Կազմենք քիմիական ռեակցիայի հավասարումը.
C + ONaHCO 2 = CONaHCO 2
Ծծումբ S-ն այրվում է թթվածնի մեջ վառ կապույտ բոցով առաջացնելով գազային նյութ՝ ծծմբի երկօքսիդ։ Կազմենք քիմիական ռեակցիայի հավասարումը.
S + ONaHCO 2 = SONaHCO 2
Ֆոսֆոր P-ը վառ բոցով այրվում է թթվածնի մեջ՝ առաջացնելով հաստ սպիտակ ծուխ, որը բաղկացած է ֆոսֆորի (V) օքսիդի պինդ մասնիկներից։ Կազմենք քիմիական ռեակցիայի հավասարումը.
4P + 5ONaHCO 2 = 2PNaHCO 2 ONaHCO 5
Ածխի, ծծմբի և ֆոսֆորի հետ թթվածնի փոխազդեցության ռեակցիաների հավասարումները միավորված են նրանով, որ յուրաքանչյուր դեպքում երկու սկզբնական նյութերից առաջանում է մեկ նյութ։ Այնպիսի ռեակցիաները, որոնց արդյունքում մի քանի սկզբնական նյութերից (ռեակտիվներից) առաջանում է միայն մեկ նյութ (արտադրանք), կոչվում են հաղորդակցման ռեակցիաներ։
Դիտարկվող նյութերի (ածուխ, ծծումբ, ֆոսֆոր) հետ թթվածնի փոխազդեցության արգասիքները օքսիդներ են։ Օքսիդները բարդ նյութեր են, որոնք պարունակում են երկու տարր, որոնցից մեկը թթվածինն է։ Գրեթե բոլոր քիմիական տարրերը կազմում են օքսիդներ, բացառությամբ որոշ իներտ տարրերի՝ հելիում, նեոն, արգոն, կրիպտոն և քսենոն։ Կան որոշ քիմիական տարրեր, որոնք ուղղակիորեն չեն միանում թթվածնի հետ, օրինակ՝ Aurum-ը:
Թթվածնի հետ նյութերի փոխազդեցության քիմիական ռեակցիաները կոչվում են օքսիդացման ռեակցիաներ։ «Օքսիդացում» հասկացությունն ավելի ընդհանրական է, քան «այրման» հասկացությունը։ Այրումը քիմիական ռեակցիա է, որի ժամանակ նյութերի օքսիդացումն ուղեկցվում է ջերմության և լույսի արտազատմամբ։ Որպեսզի այրումը տեղի ունենա, անհրաժեշտ են հետևյալ պայմանները. օդի սերտ շփում այրվող նյութի հետ և տաքացում մինչև բռնկման ջերմաստիճանը: Տարբեր նյութերի համար բռնկման ջերմաստիճանն է տարբեր իմաստներ. Օրինակ, փայտի փոշու բռնկման ջերմաստիճանը 610 ° C է, ծծումբը `450 ° C, սպիտակ ֆոսֆոր 45 - 60 ° C. Այրման առաջացումը կանխելու համար անհրաժեշտ է գրգռել նշված պայմաններից առնվազն մեկը: Այսինքն, անհրաժեշտ է հեռացնել այրվող նյութը, սառեցնել այն բոցավառման ջերմաստիճանից ցածր, արգելափակել թթվածնի մուտքը: Այրման գործընթացները մեզ ուղեկցում են առօրյա կյանքում, հետևաբար յուրաքանչյուր մարդ պետք է իմանա այրման սկզբի և դադարեցման պայմանները, ինչպես նաև պահպանի. անհրաժեշտ կանոններդյուրավառ նյութերի հետ աշխատելը.
Թթվածնի ցիկլը բնության մեջ
Թթվածնի ցիկլը բնության մեջ. Թթվածնի օգտագործումը, նրա կենսաբանական դերը
Ամբողջ կենդանի նյութի ատոմների մոտավորապես մեկ քառորդը բաժին է ընկնում թթվածին: Այնքանով, որքանով ընդհանուրԹթվածնի ատոմները բնության մեջ անընդհատ, շնչառության և այլ գործընթացների հետևանքով օդից թթվածնի հեռացմամբ, այն պետք է համալրվի: Թթվածնի ամենակարևոր աղբյուրը անշունչ բնությունածխաթթու գազ է և ջուր։ Թթվածինը մթնոլորտ է մտնում հիմնականում ֆոտոսինթեզի գործընթացի արդյունքում, որը ներառում է այս-օ-երկուսը: Թթվածնի կարևոր աղբյուրը Երկրի մթնոլորտն է։ Թթվածնի մի մասը ձևավորվում է վերին մասերմթնոլորտի ազդեցության տակ ջրի տարրալուծման պատճառով արեւային ճառագայթում. Թթվածնի մի մասը թողարկվում է կանաչ բույսերի կողմից ֆոտոսինթեզի գործընթացում մոխիր-երկու-օ-ով և սա-երկուում է: Իր հերթին, մթնոլորտային it-o-two-ն առաջանում է կենդանիների այրման և շնչառության ռեակցիաների արդյունքում։ Մթնոլորտային o-2-ը ծախսվում է մթնոլորտի վերին շերտում օզոնի ձևավորման վրա, օքսիդատիվ գործընթացներեղանակային պայմաններ ժայռեր, կենդանիների շնչառության գործընթացում և այրման ռեակցիաներում։ T-two-ի փոխակերպումը tse-two-ի հանգեցնում է էներգիայի արտազատմանը, համապատասխանաբար, էներգիան պետք է ծախսվի այս-երկուսի վերափոխման վրա: Այս էներգիան Արևն է: Այսպիսով, կյանքը Երկրի վրա կախված է ցիկլայինից քիմիական գործընթացներհնարավոր է դարձել արեգակնային էներգիայի շնորհիվ:
Թթվածնի օգտագործումը պայմանավորված է նրա քիմիական հատկություններով։ Թթվածինը լայնորեն օգտագործվում է որպես օքսիդացնող նյութ։ Օգտագործվում է մետաղների եռակցման և կտրման համար, քիմիական արդյունաբերության մեջ՝ տարբեր միացություններ ստանալու և որոշ ինտենսիվացնելու համար։ արտադրական գործընթացները. Տիեզերական տեխնոլոգիաներում թթվածինն օգտագործվում է ջրածնի և այլ վառելիքի այրման համար, ավիացիայում՝ թռչելիս։ բարձր բարձրություններ, վիրաբուժության մեջ՝ աջակցել շնչառության պակաս ունեցող հիվանդներին։
Թթվածնի կենսաբանական դերը պայմանավորված է շնչառությանը աջակցելու ունակությամբ: Մարդը մեկ րոպե շնչելիս սպառում է միջինը 0,5 դմ3 թթվածին, ցերեկը՝ 720 դմ3, իսկ տարվա ընթացքում՝ 262,8 մ3 թթվածին։
1. Կալիումի պերմանգանատի ջերմային տարրալուծման ռեակցիան. Կազմենք քիմիական ռեակցիայի հավասարումը.
Կալիում-մանգան-օ-ֆոր նյութը լայնորեն տարածված է առօրյա կյանքում «կալիումի պերմանգանատ» անվան տակ։ Առաջացած թթվածինը ցուցադրվում է մռայլ ջահով, որը վառ փայլատակում է սարքի գազի ելքի խողովակի բացման մոտ, որում իրականացվում է ռեակցիան, կամ երբ մտցվում է թթվածնով անոթի մեջ։
2. Ջրածնի պերօքսիդի քայքայման ռեակցիա մանգանի (IV) օքսիդի առկայությամբ: Կազմենք քիմիական ռեակցիայի հավասարումը.
Ջրածնի պերօքսիդը նույնպես հայտնի է առօրյա կյանքում: Այն կարող է օգտագործվել քերծվածքների և աննշան վերքերի բուժման համար (մոխիր-երկու-երկու քաշը երեք տոկոսանոց լուծույթը պետք է լինի յուրաքանչյուր առաջին օգնության հավաքածուում): Շատերը քիմիական ռեակցիաներարագանում է որոշակի նյութերի առկայության դեպքում. Այս դեպքում ջրածնի պերօքսիդի քայքայման ռեակցիան արագանում է մանգան-o-two-ով, սակայն մանգան-o-two-ն ինքնին չի սպառվում և չի մտնում ռեակցիայի արտադրանքի մեջ: Manganese-o-two-ն կատալիզատոր է:
Կատալիզատորները նյութեր են, որոնք արագացնում են քիմիական ռեակցիաները, բայց իրենք չեն սպառվում: Կատալիզատորները ոչ միայն լայնորեն կիրառվում են քիմիական արդյունաբերության մեջ, այլև կարևոր դեր են խաղում մարդու կյանքում: Բնական կատալիզատորները, որոնք կոչվում են ֆերմենտներ, մասնակցում են կենսաքիմիական պրոցեսների կարգավորմանը։
Թթվածինը, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, մի փոքր ավելի ծանր է, քան օդը: Հետևաբար, այն կարելի է հավաքել՝ օդը ստիպելով մտցնել անցք՝ վերև տեղադրված անոթի մեջ:
Վերականգնել են փայտածուխով հնոցի մեջ (տես), փոսի մեջ դասավորված; փչակով մղել են վառարանը, արտադրանքը՝ կրիցան, հարվածներով անջատվել է խարամից և դրանից տարբեր ապրանքներ են կեղծել։ Երբ փչման մեթոդները բարելավվեցին և օջախի բարձրությունը մեծացավ, գործընթացը մեծացավ, և դրա մի մասը դարձավ ածխաջրածին, այսինքն ՝ չուգուն ստացվեց; այս համեմատաբար փխրուն արտադրանքը համարվում էր թափոն: Այստեղից էլ առաջացել է pig iron անվանումը, pig iron - անգլերեն pig iron: Հետագայում նկատվեց, որ ոչ թե երկաթ, այլ չուգուն վառարան բեռնելիս ստացվում է նաև ցածր ածխածնային երկաթի ծաղկում, և նման երկփուլ պրոցեսը (տես Կրիշնիի վերաբաշխում) ավելի շահավետ է ստացվել, քան հումքը։ 12-13-րդ դդ. ճչալու մեթոդն արդեն տարածված էր. 14-րդ դարում չուգունը սկսեց ձուլվել ոչ միայն որպես կիսաֆաբրիկատ՝ հետագա մշակման համար, այլև որպես տարբեր ապրանքներ ձուլելու նյութ։ Օջախի վերակառուցումը հանքի («դոմնիցա»), այնուհետև՝ պայթուցիկ վառարանի վերածվելը նույնպես սկսվում է նույն ժամանակներից։ 18-րդ դարի կեսերին Եվրոպայում սկսեց կիրառվել պողպատի ստացման կարասային գործընթացը, որը հայտնի էր դեռևս Սիրիայում վաղ շրջանՄիջնադար, սակայն հետագայում մոռացության է մատնվել։ Այս մեթոդով պողպատը ստացվել է բարձր հրակայուն զանգվածից մետաղական խառնուրդներ հալեցնելով փոքր (կառաններում): 18-րդ դարի վերջին քառորդում սկսեց զարգանալ չուգունի վերաբաշխման գործընթացը բոց արտացոլող օջախի մեջ (տես Պուդինգ)։ 18-րդ դարի արդյունաբերական հեղափոխություն - 19-րդ դարի սկիզբ, շոգեմեքենայի գյուտ, շինարարություն երկաթուղիներ, մեծ կամուրջները և գոլորշու նավատորմը առաջացրել են հսկայական կարիք և նրա. Սակայն արտադրության բոլոր գոյություն ունեցող մեթոդները չէին կարող բավարարել շուկայի պահանջները։ Պողպատի զանգվածային արտադրությունը սկսվել է միայն 19-րդ դարի կեսերին, երբ զարգացան Բեսեմերի, Թոմասի և բաց օջախի գործընթացները։ 20-րդ դարում առաջացավ և լայն տարածում գտավ էլեկտրական պողպատի պատրաստման գործընթացը՝ տալով բարձրորակ պողպատ։
բաշխումը բնության մեջ. Լիտոսֆերայում պարունակությամբ (ըստ կշռի 4,65%) այն զբաղեցնում է երկրորդ տեղը (առաջինում)։ Այն ակտիվորեն գաղթում է երկրակեղևում՝ կազմելով մոտ 300 ( և այլն)։ ընդունում է Ակտիվ մասնակցությունառաջացման հետ կապված մագմատիկ, հիդրոթերմալ և սուպերգենային գործընթացներում տարբեր տեսակներնրա հանքավայրերը (տես Երկաթ)։ - Երկրի խորքերը, այն կուտակվում է մագմայի վաղ փուլերում՝ ուլտրահիմնային (9,85%) և հիմնային (8,56%) (գրանիտներում այն կազմում է ընդամենը 2,7%)։ B-ն կուտակվում է բազմաթիվ ծովային և մայրցամաքային նստվածքներում՝ առաջացնելով նստվածքային նստվածքներ։
Ստորև բերված են ֆիզիկական հատկությունները, որոնք վերաբերում են հիմնականում 0,01% զանգվածային պարունակությամբ ընդհանուր անմաքրության պարունակությանը.
Մի տեսակ փոխազդեցության հետ Խտացված HNO 3 (խտությունը 1,45 գ / սմ 3) պասիվացվում է իր մակերեսին պաշտպանիչ օքսիդի թաղանթի հայտնվելու պատճառով. ավելի նոսր HNO 3-ը լուծվում է Fe 2+ կամ Fe 3+ ձևավորմամբ՝ վերածվելով MH 3 կամ N 2 O և N 2:
Անդորրագիր և դիմում. Մաքուրը ստացվում է դրա կամ դրա համեմատաբար փոքր քանակությամբ ջրի մեջ։ Մեթոդ է մշակվում ուղղակիորեն ստանալու համար: Աստիճանաբար մեծացնում է բավականաչափ մաքուր արտադրությունը՝ ուղղակիորեն հանքաքարի խտանյութերից կամ համեմատաբար ցածր մակարդակով ածուխից:
Ամենակարևորը ժամանակակից տեխնոլոգիա. Իր մաքուր տեսքով, ցածր արժեքի պատճառով, այն գործնականում չի օգտագործվում, թեև առօրյա կյանքում պողպատե կամ չուգուն արտադրանքները հաճախ կոչվում են «երկաթ»: Հիմնական մասը օգտագործվում է բաղադրությամբ և հատկություններով շատ տարբեր տեսքով: Այն կազմում է բոլոր մետաղական արտադրանքի մոտավորապես 95%-ը: Հարուստ (ըստ կշռի 2%-ից ավելի) - չուգուն, որը հալեցնում է շինջեռոցում հարստացված երկաթից (տես Շտանգավոր արտադրություն): Տարբեր կարգի պողպատը (2%-ից պակաս զանգվածային պարունակություն) ձուլվում է չուգունից բաց օջախում և էլեկտրական և փոխարկիչներից՝ ավելցուկային (այրելով), հեռացնելով վնասակար կեղտերը (հիմնականում S, P, O) և լեգիրող տարրերի ավելացումով։ (տես Մարտենովսկայա, Փոխարկիչ): Բարձր լեգիրված պողպատներ (հետ մեծ բովանդակությունև այլ տարրեր) ձուլվում են էլեկտրական աղեղով և ինդուկցիայի մեջ։ Պողպատների արտադրության և հատկապես կարևոր նպատակների համար օգտագործվում են նոր գործընթացներ՝ վակուում, էլեկտրախարամների վերաձուլում, պլազմայի և էլեկտրոնային ճառագայթների հալում և այլն: Շարունակական գործող ագրեգատներում մշակվում են պողպատի ձուլման մեթոդներ, որոնք ապահովում են. բարձրորակև գործընթացների ավտոմատացում:
Հիմքի վրա ստեղծվում են նյութեր, որոնք կարող են դիմակայել բարձր և ցածր և բարձր, ագրեսիվ միջավայրերի, մեծ փոփոխական լարումների, միջուկային ճառագայթման և այլնի ազդեցությանը։ Արտադրությունը և այն անընդհատ աճում է։ 1971-ին ՍՍՀՄ–ում ձուլվել է 89,3 մլն տոննա խոզի երկաթ և 121 մլն տոննա պողպատ։
Լ.Ա.Շվարցման, Լ.Վ.Վանյուկովա.
Որպես գեղարվեստական նյութ օգտագործվել է հնագույն ժամանակներից Եգիպտոսում (Թութանհամոնի գերեզմանի գլխի համար՝ Թեբեի մոտ, մ.թ.ա. 14-րդ դարի կեսեր, Աշմոլի թանգարան, Օքսֆորդ), Միջագետքում (գտնված դաշույններ Կարչեմիշի մոտ, մ.թ.ա. 500, Բրիտանական թանգարան, Լոնդոն։ )
Ցանկացած քիմիական տարրի հիմնական բնութագրիչներից մեկը նրա հարաբերական ատոմային զանգվածն է:
(Ատոմային զանգվածի միավորը ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ն է, որի զանգվածը ենթադրվում է 12 ամու և1,66 10 24 Գ.
Համեմատելով տարրերի ատոմների զանգվածները մեկ ամուի հետ՝ գտե՛ք հարաբերական ատոմային զանգվածի թվային արժեքները (Ar):
Տարրի հարաբերական ատոմային զանգվածը ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է նրա ատոմի զանգվածը մեծ ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ից։
Օրինակ, թթվածնի համար Ar (O) = 15,9994, իսկ ջրածնի համար Ar (H) = 1,0079:
Պարզ և բարդ նյութերի մոլեկուլների համար որոշեք հարաբերական մոլեկուլային քաշը,որը թվայինորեն հավասար է մոլեկուլը կազմող բոլոր ատոմների ատոմային զանգվածների գումարին։ Օրինակ՝ ջրի մոլեկուլային զանգվածը H2O է
Mg (H2O) = 2 1,0079 + 1 15,9994 = 18,0153:
Ավոգադրոյի օրենքը
Քիմիայում զանգվածի և ծավալի միավորների հետ մեկտեղ օգտագործվում է նյութի քանակի միավորը, որը կոչվում է մոլ։
խլուրդ (v) - նյութի քանակի չափման միավոր, որը պարունակում է այնքան կառուցվածքային միավորներ (մոլեկուլներ, ատոմներ, իոններ), որքան ատոմներ կան «C» ածխածնի իզոտոպի 0,012 կգ (12 գ) մեջ։
Սա նշանակում է, որ ցանկացած նյութի 1 մոլը պարունակում է նույն թվով կառուցվածքային միավորներ՝ հավասար 6,02 10 23 . Այս արժեքը կոչվում է մշտական Ավոգադրո(նշում ՆԲԱՅՑ, չափը 1/մոլ):
Իտալացի գիտնական Ամադեո Ավոգադրոն 1811 թվականին առաջ քաշեց մի վարկած, որը հետագայում հաստատվեց փորձարարական տվյալներով և հետագայում ստացավ անվանումը. Ավոգադրոյի օրենքը.Նա ուշադրություն հրավիրեց այն փաստի վրա, որ բոլոր գազերը հավասարապես սեղմված են (Բոյլ-Մարիոտի օրենք) և ունեն ջերմային ընդարձակման նույն գործակիցները (Գեյ-Լյուսակի օրենք)։ Այս կապակցությամբ նա առաջարկեց.
Նույն պայմաններում տարբեր գազերի հավասար ծավալները պարունակում են նույն թվով մոլեկուլներ:
Նույն պայմաններում (սովորաբար խոսում են նորմալ պայմաններբացարձակ ճնշումը 1013 միլիբար է, իսկ ջերմաստիճանը՝ 0 °C), բոլոր գազերի մոլեկուլների միջև հեռավորությունը նույնն է, իսկ մոլեկուլների ծավալը՝ աննշան։ Հաշվի առնելով վերը նշված բոլորը, մենք կարող ենք ենթադրություն անել.
Եթե նույն պայմաններում գազերի հավասար ծավալները պարունակում եննույն թվով մոլեկուլներ, ապա նույն թվով մոլեկուլ պարունակող զանգվածները պետք է ունենան նույն ծավալները։
Այլ կերպ ասած,
Նույն պայմաններում ցանկացած գազի 1 մոլը նույն ծավալն է զբաղեցնում։ Նորմալ պայմաններում ցանկացած գազի 1 մոլ ծավալ է զբաղեցնում v, հավասար է 22,4 լ. Այս հատորը կոչվում էգազի մոլային ծավալը (չափը լ/մոլ կամ մ³ /մոլ):
Գազի մոլային ծավալի ճշգրիտ արժեքը նորմալ պայմաններում (ճնշում 1013 միլիբար և 0 °C ջերմաստիճան) 22,4135 ± 0,0006 լ/մոլ. Ստանդարտ պայմաններում (տ= + 15 ° C, ճնշում = 1013 մբար) 1 մոլ գազը զբաղեցնում է 23,6451 լիտր ծավալ, իսկ ժ.տ\u003d + 20 ° C և 1013 մբար ճնշում, 1 մոլը զբաղեցնում է մոտ 24,2 լիտր ծավալ:
Թվային առումով մոլային զանգվածը համընկնում է ատոմների և մոլեկուլների զանգվածների հետ (ամու) և հարաբերական ատոմային և մոլեկուլային զանգվածների հետ։
Հետևաբար, ցանկացած նյութի 1 մոլն ունի այնպիսի զանգված գրամով, որը թվայինորեն հավասար է այս նյութի մոլեկուլային քաշին՝ արտահայտված ատոմային զանգվածի միավորներով։
Օրինակ, M(O2) = 16 ա. ժամը 2 \u003d 32:00 Այսպիսով, 1 մոլ թթվածինը համապատասխանում է 32 գ-ի: Նույն պայմաններում չափված գազերի խտությունը կապված է նրանց մոլային զանգվածի հետ: Քանի որ մոլեկուլային նյութերը (հեղուկներ, գոլորշիներ, գազեր) պրակտիկ խնդիրների հիմնական առարկան են գազակիրների վրա հեղուկ գազերի տեղափոխման ժամանակ, հիմնական փնտրվող քանակները կլինեն մոլային զանգվածը։ Մ(գ/մոլ), նյութի քանակությունը vխալերի և զանգվածի մեջ տնյութեր գրամներով կամ կիլոգրամներով:
Իմանալով կոնկրետ գազի քիմիական բանաձեւը՝ հնարավոր է լուծել որոշ գործնական խնդիրներ, որոնք առաջանում են հեղուկ գազերի տեղափոխման ժամանակ։
Օրինակ 1. Տախտակամածի բաքում կա 22 տոննա հեղուկացված էթիլեն (ՀԵՏ2 Հ4 ). Անհրաժեշտ է որոշել, թե արդյոք նավի վրա կա բավարար բեռ՝ յուրաքանչյուրը 5000 մ 3-ով երեք բեռնատար տանկ մաքրելու համար, եթե մաքրումից հետո տանկերի ջերմաստիճանը 0 ° C է, իսկ ճնշումը՝ 1013 միլիբար:
1. Որոշեք էթիլենի մոլեկուլային քաշը.
M \u003d 2 12.011 + 4 1.0079 \u003d 28.054 գ / մոլ:
2. Մենք հաշվարկում ենք էթիլենի գոլորշու խտությունը նորմալ պայմաններում.
ρ \u003d M / V \u003d 28.054: 22.4 \u003d 1.232 գ / լ:
3. Գտե՛ք բեռների գոլորշիների ծավալը նորմալ պայմաններում.
22∙10 6: 1.252= 27544 մ 3:
Բեռնատարների ընդհանուր ծավալը 15000 մ 3 է։ Հետևաբար, նավի վրա բավականաչափ բեռ կա բոլոր բեռնատարները էթիլենի գոլորշիով մաքրելու համար:
Օրինակ 2. Անհրաժեշտ է որոշել, թե որքան պրոպան (ՀԵՏ3 Հ8 ) կպահանջվի մաքրել 8000 մ 3 ընդհանուր հզորությամբ բեռնատար տանկերը, եթե տանկերի ջերմաստիճանը +15 ° C է, իսկ բաքում պրոպանի գոլորշիների ճնշումը մաքրման ավարտից հետո չի գերազանցի 1013 միլիբարը:
1. Որոշե՛ք պրոպանի մոլային զանգվածը Հետ3 Հ8
Մ = 3 12,011 + 8 1,0079 = 44.1 գ/մոլ.
2. Որոշեք պրոպանի գոլորշու խտությունը տանկերը մաքրելուց հետո.
ρ \u003d M: v \u003d 44.1: 23.641 \u003d 1.865 կգ / մ 3:
3. Իմանալով գոլորշիների խտությունը և ծավալը՝ մենք որոշում ենք բաքը մաքրելու համար պահանջվող պրոպանի ընդհանուր քանակը.
m \u003d ρ v \u003d 1,865 8000 \u003d 14920 կգ ≈ 15 տոննա:
Ատոմ-մոլեկուլային ուսմունքը ատոմը սահմանում է որպես ամենափոքր քիմիապես անբաժանելի մասնիկ։ Իսկ եթե մասնիկ է, ուրեմն պետք է զանգված ունենա, որը շատ փոքր է։ Ժամանակակից մեթոդներուսումնասիրությունները թույլ են տալիս մեծ ճշգրտությամբ որոշել այս արժեքը:
Օրինակ: m(H) = 1,674 10 -27 կգ
m(O) = 2,667 10 -26 կգ Բացարձակ զանգվածներ
մ (C) = 1,993 10 -26 կգ
Ներկայացված արժեքները շատ անհարմար են հաշվարկների համար։ Ուստի քիմիայում հաճախ օգտագործվում են ոչ թե բացարձակ, այլ հարաբերական ատոմային զանգվածներ։ Հարաբերական ատոմային զանգվածը (Ar) ատոմի բացարձակ զանգվածի հարաբերությունն է ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ին։ Օգտագործելով բանաձև՝ սա կարելի է գրել այսպես 
1/12m(c)-ը համեմատական արժեք է և կոչվում է 1 amu:
ժամը 1-ը \u003d 1/12 1,993 10 -26 կգ \u003d 1,661 10-27 կգ
Հաշվենք Ar-ը որոշ տարրերի համար։
Ar(O) = = = 15,99 ~ 16
Ar(H) = = = 1,0079 ~ 1
Համեմատելով թթվածնի և ջրածնի հարաբերական ատոմային զանգվածները բացարձակների հետ՝ պարզ երևում են Ar-ի առավելությունները։ Ar արժեքները շատ ավելի պարզ են: Դրանք ավելի հարմար են օգտագործել հաշվարկներում։ Ar-ի պատրաստի արժեքները տրված են պարբերական աղյուսակում: Օգտագործելով Ar տարրերը, կարելի է համեմատել դրանց զանգվածները։
Այս հաշվարկը ցույց է տալիս, որ ցինկի ատոմը կշռում է 2,1 անգամ ավելի, քան ֆոսֆորի ատոմը։
Հարաբերական մոլեկուլային քաշը (Mr)հավասար է իր բաղկացուցիչ ատոմների հարաբերական ատոմային զանգվածների գումարին (անչափ)։ Հաշվեք ջրի հարաբերական մոլեկուլային քաշը: Դուք գիտեք, որ ջրի մոլեկուլը պարունակում է երկու ջրածնի ատոմ և մեկ թթվածնի ատոմ: Այնուհետև նրա հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը հավասար կլինի յուրաքանչյուր քիմիական տարրի հարաբերական ատոմային զանգվածի և ջրի մոլեկուլում նրա ատոմների քանակի արտադրյալների գումարին.
հաշվարկել նյութերի հարաբերական մոլեկուլային կշիռները.
Mr(Cu2O)= 143,0914
Mr(Na3PO4)= 163,9407
Mr(AlCl3)= 133,3405
Mr(Ba3N2)= 439,9944
Պարոն (KNO 3)= 101,1032
Mr(Fe(OH)2)= 89,8597
Mr (Mg (NO 3) 2) \u003d 148,3148
Պրն (Al 2 (SO 4) 3) \u003d 342,1509
Նյութի քանակությունը (n) ֆիզիկական մեծություն է, որը բնութագրում է նյութի մեջ պարունակվող նույն տեսակի կառուցվածքային միավորների թիվը։ Կառուցվածքային միավորները ցանկացած մասնիկներ են, որոնք կազմում են նյութ (ատոմներ, մոլեկուլներ, իոններ, էլեկտրոններ կամ այլ մասնիկներ):
Նյութի քանակությունը (n) չափելու միավորը մոլն է։ խալ- նյութի քանակությունը, որը պարունակում է այնքան կառուցվածքային տարրական միավորներ (մոլեկուլներ, ատոմներ, իոններ, էլեկտրոններ և այլն), որքան ատոմներ կան 0,012 կգ (12 գ) \u003d 12 C ածխածնի իզոտոպի 1 մոլում:
N A ատոմների թիվը 0,012 կգ (12 գ) ածխածնի կամ 1 մոլում հեշտությամբ կարելի է որոշել հետևյալ կերպ.
N A-ի արժեքը կոչվում է Ավոգադրոյի հաստատուն։
Քիմիական ռեակցիաները նկարագրելիս նյութի քանակն ավելի հարմար մեծություն է, քան զանգվածը, քանի որ մոլեկուլները փոխազդում են՝ անկախ իրենց զանգվածից, ամբողջ թվերի բազմապատիկ քանակություններով:
Օրինակ, ջրածնի այրման ռեակցիան (2H2 + O2 → 2H2O) պահանջում է երկու անգամ. մեծ քանակությամբջրածնային նյութեր, քան թթվածին: Ռեակտիվ նյութերի քանակի հարաբերակցությունը ուղղակիորեն արտացոլվում է հավասարումների գործակիցներով:
Օրինակ: 1 մոլ կալցիումի քլորիդում \u003d պարունակում է 6,022 × 10 23 մոլեկուլ (բանաձևի միավորներ) - CaCl 2:
1 մոլ (1 մ) երկաթ = 6 . 10 23 Fe ատոմներ
1 մոլ (1 Մ) քլորիդ իոն Cl - = 6 . 10 23 իոններ Cl - .
1 մոլ (1 Մ) էլեկտրոն e - = 6 . 10 23 էլեկտրոն ե - .
Նյութի զանգվածի վրա հիմնված նյութի քանակությունը հաշվարկելու համար օգտագործվում է մոլային զանգված հասկացությունը.
Մոլային զանգվածը (M) նյութի մեկ մոլի զանգվածն է (կգ/մոլ, գ/մոլ). Նյութի հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը և մոլեկուլային զանգվածը թվային առումով նույնն են, բայց ունեն տարբեր չափեր, օրինակ՝ ջրի համար M r = 18 (հարաբերական ատոմային և մոլեկուլային զանգվածներն անչափ են), M = 18 գ/մոլ։ Նյութի քանակությունը և մոլային զանգվածը կապված են պարզ հարաբերությամբ.
Հիմնական ստոյխիոմետրիկ օրենքները, որոնք ձևակերպվել են 17-18-րդ դարերի վերջին, կարևոր դեր են խաղացել քիմիական ատոմիստիկայի ձևավորման գործում։
1. ԶԱՆԳՎԱԾԻ ՊԱՀՊԱՆՄԱՆ ՕՐԵՆՔ (Մ.Վ. Լոմոնոսով, 1748):
Ռեակցիայի արտադրանքի զանգվածների գումարը հավասար է սկզբնական նյութերի զանգվածների գումարին. Որպես այս օրենքի լրացում, տարրի զանգվածի պահպանման օրենքը (1789, A.L. Lavoisier) կարող է ծառայել. ռեակցիայի արդյունքում քիմիական տարրի զանգվածը չի փոխվում. Այս օրենքները որոշիչ նշանակություն ունեն ժամանակակից քիմիայի համար, քանի որ դրանք հնարավորություն են տալիս հավասարումներով մոդելավորել քիմիական ռեակցիաները և դրանց հիման վրա կատարել քանակական հաշվարկներ։
2. ՄՇՏԱԿԱՆ ԿԱԶՄՈՒԹՅԱՆ ՕՐԵՆՔ (J. Proust, 1799-1804):
Մոլեկուլային կառուցվածքի առանձին քիմիական նյութն ունի մշտական որակական և քանակական կազմը, անկախ նրանից, թե ինչպես է այն ստացվել. Միացությունները, որոնք ենթարկվում են հաստատուն կազմության օրենքին, կոչվում են դալտոնիդներ: Դալտոնիդները ներկայումս հայտնի օրգանական միացություններ են (մոտ 30 միլիոն) և որոշ (մոտ 100 հազար) անօրգանական նյութեր: Ոչ մոլեկուլային կառուցվածք ունեցող նյութերը (բերտոլիդներ) չեն ենթարկվում այս օրենքին և կարող են ունենալ փոփոխական բաղադրություն՝ կախված նմուշի պատրաստման եղանակից: Դրանք ներառում են անօրգանական նյութերի մեծ մասը (մոտ 500 հազ.)։
3. ՀԱՄԱԺԱՐԱՐՆԵՐԻ ՕՐԵՆՔ (I. Richter, J. Dalton, 1792-1804):
Յուրաքանչյուր բարդ նյութ, անկախ դրա պատրաստման եղանակից, ունի մշտական որակական և քանակական բաղադրություն։ Հետևաբար, քիմիական նյութերփոխազդում են միմյանց հետ խիստ սահմանված (համարժեք) հարաբերակցությամբ: Ռեակտիվ նյութերի զանգվածներն ուղիղ համեմատական են դրանց համարժեք զանգվածներին:.
որտեղ E A-ն և E B-ն ռեակտիվների համարժեք զանգվածներն են:
4. ԱՎՈԳԱԴՐՈԻ ՕՐԵՆՔ (Ա. Ավոգադրո, 1811)։
Նույն պայմաններում (ճնշում, ջերմաստիճան) չափված տարբեր գազերի հավասար ծավալները պարունակում են նույն թվով մոլեկուլներ.. Օրենքից բխում է, որ.
Ø Նորմալ պայմաններում (n.s., T \u003d 273 K, p \u003d 101,325 kPa), ցանկացած գազի մեկ մոլը զբաղեցնում է նույն ծավալը. մոլային ծավալը(V մ), հավասար է 22,4 լ / մոլի:
Ø Զանգվածի հարաբերակցությունը հավասար ծավալներնույն պայմաններում չափված տարբեր գազեր ( գազի նկատմամբ գազի հարաբերական խտությունը), հավասար է նրանց մոլեկուլային (մոլային) զանգվածների հարաբերությանը .
Ամենից հաճախ հարաբերական խտությունը որոշվում է ջրածնի կամ օդի միջոցով։ Համապատասխանաբար,
,
որտեղ 29-ը օդի միջին, ավելի ճիշտ կշռված միջին, մոլեկուլային քաշն է:
Ø Արձագանքող գազերի ծավալները կապված են միմյանց և գազային ռեակցիայի արտադրանքի ծավալների հետ՝ որպես պարզ ամբողջ թվեր.(Գեյ-Լյուսակի ծավալային հարաբերությունների օրենքը):
Առաջադրանք
Քանի՞ գրամ գազային քլոր պետք է ծախսվի, և քանի՞ գրամ հեղուկ ֆոսֆոր (III) քլորիդ կստացվի, եթե ռեակցիայի մեջ օգտագործվի 1,45 գրամ ֆոսֆոր։
P 4 (հեռուստացույց) + Cl 2 (գ.) \u003d PCl 3 (լ.)
Լուծում` 1. Պետք է համոզվել, որ հավասարումը գտնվում է հավասարակշռության մեջ, այսինքն. անհրաժեշտ է տեղադրել ստոյխիոմետրիկ գործակիցներ՝ P 4 (պինդ) + 6Cl 2 (գ.) = 4PCl 3 (լ.): 1 մոլ P 4-ի համար ես կարող եմ ծախսել 6 մոլ Cl 2 4 մոլ PCl 3 ստանալու համար
2. Մենք ունենք P 4-ի զանգվածը ռեակցիայի մեջ, հետեւաբար, կարող ենք պարզել, թե քանի մոլ ֆոսֆոր է օգտագործվում։ Ըստ Թ.Մ. մենք պարզում ենք ֆոսֆորի ատոմային զանգվածը ~ 31, սա ասում է, որ 1 մոլ ֆոսֆորի զանգվածը կունենա 31 գ (մոլային զանգված), իսկ P 4-ի ատոմային զանգվածը կլինի 124 գ։ Եկեք պարզենք, թե քանի մոլ կա 1,45-ում։ գ ֆոսֆոր:
1,45 գ - x մոլ x \u003d 0,0117 մոլ
124 գ - 1 մոլ
3. Այժմ պարզում ենք, թե քանի մոլ քլոր պետք է վերցնել 0,0117 մոլ ֆոսֆոր օգտագործելու համար։ Ըստ հավասարակշռության ռեակցիայի՝ տեսնում ենք, որ 1 մոլ ֆոսֆորի դիմաց պետք է վերցնել 6 մոլ քլոր, հետևաբար՝ քլորը պետք է ընդունել 6 անգամ ավելի։ Մենք հավատում ենք:
0,0117 x 6 = 0,07 մոլ քլոր:
0,07 մոլ x 70,906 գ (1 մոլ Cl 2-ում) = 4,963 գ Cl 2
5. Հիմա եկեք պարզենք, թե քանի գրամ հեղուկ ֆոսֆորի (III) քլորիդ ստանալ: Դուք կարող եք օգտագործել երկու տարբեր լուծումներ.
5.1. 1,45 գ զանգվածի պահպանման օրենքը P 4 (հեռուստացույց) + 4,963 գ Cl 2 (գ) \u003d 6.413 PCl 3 (վտ.)
5.2. Եվ դուք կարող եք օգտագործել մեթոդը, քանի որ մենք գտանք անհրաժեշտ ֆոսֆորի զանգվածը:
Օրինակներ.
Վիճակ
Որոշել բյուրեղացման ջրի զանգվածային բաժինը բարիումի քլորիդ երկհիդրատում BaCl2 2H2O
Որոշում
BaCl2 2H2O-ի մոլային զանգվածը հետևյալն է.
M (BaCl2 2H2O) \u003d 137+ 2 35,5 + 2 18 \u003d 244 գ / մոլ
BaCl2 2H2O բանաձեւից հետեւում է, որ 1 մոլ բարիումի քլորիդ դիհիդրատը պարունակում է 2 մոլ H2O։
Մենք որոշում ենք BaCl2 2H2O-ում պարունակվող ջրի զանգվածը՝ m (H2O) \u003d 2 18 \u003d 36 գ:
Գտե՛ք ջրի բյուրեղացման զանգվածային բաժինը բարիումի քլորիդ դիհիդրատում
BaCl2 2H2O. ω(H2O) = m(H2O)/ m(BaCl2 2H2O) = 36/244 = 0.1475 = 14.75%:
Օրինակ իմ կողմից
1. Քիմիական միացությունը, ըստ քաշի, պարունակում է 17,56% նատրիում, 39,69% քրոմ և 42,75% թթվածին։ Որոշեք ամենապարզ միացության բանաձևը. (Na 2 Cr 2 O 7):
2. Նյութի տարերային բաղադրությունը հետևյալն է՝ երկաթի տարրի զանգվածային բաժինը 0,7241 (կամ 72,41%), թթվածնի զանգվածային բաժինը՝ 0,2759 (կամ 27,59%)։ Ստացեք քիմիական բանաձևը. (Fe 3 O 4)
Օրինակ (վերլուծություն) . Սահմանե՛ք նյութի մոլեկուլային բանաձևը, եթե ածխածնի զանգվածային բաժինը դրանում 26,67% է, ջրածինը` 2,22%, թթվածինը` 71,11%: Այս նյութի հարաբերական մոլեկուլային քաշը 90 է։
| Լուծում 1. Խնդիրը լուծելու համար օգտագործում ենք բանաձևերը՝ w = ; n = ; x: y: z = n(C) :n(H) :n(O): 2. Մենք գտնում ենք նյութը կազմող տարրերի քիմիական քանակները՝ ենթադրելով, որ m (C x H y O z) \u003d 100 g. m (C) \u003d w (C) m (C x H y O z): ) \u003d 0, 2667 100 գ = 26,67 գ m(H) = w(H) m(C x H y O z) = 0,0222 100 g = 2,22 g m(O) = w(O) m(C x H y O): z) = 0,7111 100 գ = 71,11 գ n(C) = = = 2,22 մոլ.; n (H) = = = 2.22 մոլ.; n(O) = = = 4,44 մոլ. 3. Որոշե՛ք նյութի էմպիրիկ բանաձեւը՝ n (C) :n (H) :n (O) \u003d 2.22 մոլ՝ 2.22 մոլ՝ 4.44 մոլ։ x: y: z \u003d 1: 1: 2: Նյութի էմպիրիկ բանաձևը CHO 2 է: 4. Մենք հաստատում ենք նյութի իրական մոլեկուլային բանաձևը. M r (CHO 2) \u003d A r (C) + A r (H) + 2A r (O) \u003d 12 + 1 + 2 16 \u003d 45; M r (CHO 2). M r (C x H y O z) = 45: 90 = 1: 2. Նյութի իրական մոլեկուլային բանաձևը C 2 H 2 O 4 է: Պատասխանել C 2 H 2 O 4 նյութի մոլեկուլային բանաձևը. Խնդիր Գտե՛ք 9 վտ պարունակող նյութի քիմիական բանաձեւը։ ներառյալ ալյումին և 8 վտ. ժամեր թթվածին: Լուծում Գտե՛ք ատոմների քանակի հարաբերակցությունը Պատասխան. Քիմիական բանաձևտրված նյութ. X գազի հարաբերական խտությունը Y - D-ով Y (X): Հաճախ առաջադրանքներում նրանց խնդրում են որոշել նյութի (գազի) բանաձևը՝ կախված նրանից Հարաբերական խտություն D-ն այն արժեքն է, որը ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է X գազը ծանր, քան Y գազը: Այն հաշվարկվում է որպես X և Y գազերի մոլային զանգվածների հարաբերակցություն՝ D ըստ Y (X) \u003d M (X) / M (Y): ) Հաճախ գազերի հարաբերական խտություններն օգտագործվում են ջրածնի և օդի միջոցով հաշվարկների համար։ X գազի հարաբերական խտությունը ջրածնի համար՝ D H2 = M (գազ X) / M (H2) = M (գազ X) / 2 Օդը գազերի խառնուրդ է, ուստի դրա համար կարելի է հաշվարկել միայն միջին մոլային զանգվածը։ Դրա արժեքը վերցված է 29 գ/մոլ (հիմնվելով մոտավոր միջին կազմի վրա)։ Հետևաբար՝ D օդով։ \u003d M (գազ X) / 29 Օրինակ. Որոշեք նյութի բանաձևը, եթե այն պարունակում է 84,21% C և 15,79% H և օդում ունի 3,93 հարաբերական խտություն: Թող նյութի զանգվածը լինի 100 գ Այնուհետև C զանգվածը կլինի 84,21 գ, իսկ H զանգվածը կլինի 15,79 գ 1. Գտե՛ք յուրաքանչյուր ատոմի նյութի քանակը՝ ν(C) = m / M = 84,21 / 12 = 7 .0175 մոլ, ν(H) = 15.79 / 1 = 15.79 մոլ: 2. Որոշում ենք C և H ատոմների մոլային հարաբերակցությունը. 0-ը կամ 9-ը հայտնվում է տասնորդական կետից հետո: Այս հարցում անհրաժեշտ է բազմապատկել 4-ով \u003d 4:9: Այսպիսով, ամենապարզ բանաձևը C 4 H 9 է: 3. Հարաբերական խտության հիման վրա հաշվում ենք մոլային զանգվածը՝ M = D (օդ) 29 = 114 գ/մոլ։ Համապատասխան մոլային զանգված ամենապարզ բանաձեւը C 4 H 9 - 57 գ / մոլ, սա 2 անգամ պակաս ճիշտ է մոլային զանգված. Այսպիսով, իրական բանաձևը C 8 H 18 է: | |
1. Լրացրո՛ւ նախադասությունների բացերը:
Բացարձակ ատոմային զանգվածցույց է տալիս ածխածնի 12 իզոտոպի մեկ մոլեկուլի զանգվածի մեկ տասներկուերորդ մասի զանգվածը 1/12 6 C չափվում է հետևյալ միավորներով՝ g, gc, mg, t.
Հարաբերական ատոմային զանգվածցույց է տալիս, թե տարրի տվյալ նյութի զանգվածը քանի անգամ է մեծ ջրածնի ատոմի զանգվածից. չունի չափման միավոր.
2. Գրեք՝ օգտագործելով oku = կլորացված մինչև ամբողջ արժեք.
ա) թթվածնի հարաբերական ատոմային զանգվածը՝ 16:
բ) նատրիումի հարաբերական ատոմային զանգվածը՝ 23;
գ) պղնձի հարաբերական ատոմային զանգվածը՝ 64 .
3. Տրվում են քիմիական տարրերի անվանումները՝ սնդիկ, ֆոսֆոր, ջրածին, ծծումբ, ածխածին, թթվածին, կալիում, ազոտ։ Դատարկ բջիջներում տարրերի սիմվոլները մուտքագրեք այնպես, որ ստացվի մի շարք, որտեղ հարաբերական ատոմային զանգվածը մեծանում է։
4. Ընդգծի՛ր ճիշտ պնդումները:
ա) տասը թթվածնի ատոմների զանգվածը հավասար է երկու բրոմի ատոմների զանգվածին.
բ) ածխածնի հինգ ատոմների զանգվածն ավելի մեծ է, քան երեք ծծմբի ատոմների զանգվածը.
գ) Յոթ թթվածնի ատոմների զանգվածը փոքր է մագնեզիումի հինգ ատոմների զանգվածից:
5. Լրացրե՛ք դիագրամը:
6. Հաշվե՛ք նյութերի հարաբերական մոլեկուլային զանգվածներն ըստ նրանց բանաձևերի.
ա) M r (N 2) \u003d 2 * 14 \u003d 28
բ) M r (CH 4) = 12+4*1=16
գ) M r (CaCO 3) = 40+12+3*16=100
դ) M r (NH 4 Cl) \u003d 12 + 41 + 35,5 \u003d 53,5
ե) M r (H 3 PO 4) = 3*1+31+16*4=98
7. Քո առջև բուրգ է, որի «շինարարական քարերը» բանաձևեր են քիմիական միացություններ. Գտեք բուրգի գագաթից մինչև դրա հիմքը ճանապարհ, որպեսզի միացությունների հարաբերական մոլեկուլային զանգվածների գումարը լինի նվազագույն: Յուրաքանչյուր հաջորդ «քար» ընտրելիս պետք է հաշվի առնել, որ կարող եք ընտրել միայն այն, որն ուղղակիորեն հարում է նախորդին։
Ի պատասխան գրի՛ր հաղթող ճանապարհի նյութերի բանաձևերը։
Պատասխանել C 2 H 6 - H 2 CO 3 - SO 2 - Na 2 S
8. Կիտրոնաթթուն կա ոչ միայն կիտրոնների, այլեւ չհասած խնձորի, հաղարջի, կեռասի եւ այլն: կիտրոնաթթուօգտագործվում է խոհարարության մեջ կենցաղային(օրինակ՝ գործվածքից ժանգի բծերը հեռացնելու համար): Այս նյութի մոլեկուլը բաղկացած է 6 ածխածնի ատոմից, 8 ջրածնի ատոմից, 7 թթվածնի ատոմից։
C 6 H 8 O 7
Նշեք ճիշտ պնդումը.
ա) այս նյութի հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը 185 է.
բ) այս նյութի հարաբերական մոլեկուլային քաշը 29 է.
գ) այս նյութի հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը 192 է: