Атом, молекула. Элемент, простое вещество, соединение

А.И.Пирогов

Общая химия

Комплексное учебное пособие

Часть 1

Иваново 2015

УДК 54

П 33

Пирогов А.И. Общая химия: комплекс. учеб. пособие. Часть1/ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина» – Иваново, 2015. – 232 с.

ISBN 978-5-00062-117-2

ISBN 978-5-00062-118-9 (Ч.1)

Пособие содержит теоретический материал в объёме программы курса «Химия (общая)», вопросы и задачи для самостоятельной подготовки, задания по текущим и промежуточным контролям, методические указания к выполнению лабораторных работ, справочный материал, программу курса для квалификации «бакалавр», а также необходимый минимум информации для студентов, не имеющих достаточной начальной подготовки по химии.

Предназначено для студентов дневной и заочной форм обучения всех факультетов ИГЭУ.

Табл.19. Ил. 29. Библиогр.: 14 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина»

Научные редакторы

кандидат химических наук, доцент А.В. Ионов

доктор технических наук, профессор Б.М. Ларин

Рецензенты:

заслуженный работник высшей школы РФ, чл.-кор. Российской инженерной академии, доктор химических наук, профессор М. В.Клюев (Ивановский государственный университет);

кандидат технических наук, доцент М.И.Трофименко (Ивановский государственный энергетический университет)

ISBN 978-5-00062-117-2

ISBN 978-5-00062-118-9 (Ч.1) ©А.И. Пирогов, 2015

Предисловие

Студентам 1-го года обучения ИГЭУ предлагается учебное издание по химии (общей) нового типа, включающее в себя теоретический материал, вопросы и задачи для самостоятельной подготовки, задания по текущим и промежуточным контролям, методические указания к выполнению лабораторных работ, справочный материал, а также программу курса. В его основу положены учебные пособия [1,3,4], разработанные в соответствии с ранее действовавшей программой подготовки специалистов. Переход к программе подготовки бакалавров вызвал необходимость внесения серьёзных изменений в существующие пособия. Настоящее издание полностью соответствует рабочей программе по химии (общей) и ФГОС направления 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника (квалификация «бакалавр»)» и может быть успешно использовано студентами других направлений подготовки как дневной, так и заочной формы обучения.

Серьёзным отличием от традиционных пособий является введение программы курса, заданий по текущим и промежуточным контролям, снабжённых ответами, и методических указаний к выполнению лабораторных работ. Это придаёт изданию комплексный характер, делает его достаточным для подготовки ко всем типам занятий по химии. Использование такого пособия должно уменьшить трудоёмкость изучения курса и повысить успеваемость по дисциплине студентов как очной, так и заочной форм обучения.

Переход к учебным планам подготовки бакалавров повысил учебную нагрузку на студентов в плане числа одновременно изучаемых дисциплин и сделал актуальной проблему снижения затрат времени на освоение учебного материала желательно без снижения качества обучения.

Настоящее издание, представляющее собой учебно-методический комплекс, объединяющий весь материал, необходимый для изучения дисциплины, несомненно, облегчит и ускорит освоение предмета и выполнение всех видов учебных и контрольных заданий, предусмотренных учебными планами. Применение электронных устройств хранения и использования информации при условии доступности настоящего пособия в электронном виде приведёт к дополнительной экономии времени на изучение предмета.

Пособие начинается с главы (вводный курс), содержащей минимум первичных знаний по химии. Объём и уровень изложения вводного курса делают его доступным для самостоятельного изучения. Появление этой главы связано с серьёзными пробелами в химической подготовке у значительной части первокурсников, что создаёт немалые трудности при изучении университетской программы по химии. Усвоение материала этой главы позволит студенту успешно изучить основной курс даже при полном отсутствии школьной подготовки по химии. По этой причине работу по изучению дисциплины рекомендуется начать с ознакомления с содержанием этой главы, имея в виду, что пробелы в знаниях на этом уровне не позволят в дальнейшем осваивать университетский курс. Рабочий план дисциплины не предусматривает аудиторных занятий с преподавателем по этому материалу, значит, его следует, при необходимости освоить самостоятельно. Большую пользу в этой работе может оказать программированное пособие [2].

Каждая тема основного курса начинается выдержкой из рабочей программы дисциплины, затем излагается теоретический материал, включающий примеры решения типовых задач. За теоретическим материалом следуют вопросы и задачи для самостоятельной подготовки, задания по текущим и промежуточным контролям и методические указания к выполнению лабораторных работ. В приложениях приведён справочный материал, необходимый для решения задач, а также правила техники безопасности при работе в химической лаборатории.

Изучение основного материала следует проводить в соответствии с графиком учебных занятий в последовательности изложения в книге. Перед семинарским занятием следует ознакомиться с теоретическим материалом, ответить на вопросы и решить задачи для самостоятельной подготовки. Перед проведением текущего или промежуточного контролей нужно изучить теоретический материал и решить максимально возможное число задач по соответствующей теме. Перед лабораторным занятием необходимо ознакомиться с содержанием работы и подготовить отчёт в части теоретического введения, описания опытов, таблиц, рисунков, контрольных вопросов.

Для удобства использования пособие разделено на две части. Первая часть соответствует учебному плану 1-го семестра, а вторая часть – 2-го семестра при двухсеместровом учебном плане изучения предмета.

Следует с благодарностью отметить авторов методических указаний [3,4], материалы которых были частично использованы при написании настоящего пособия.

Автор признателен рецензентам – кафедре органической и физической химии Ивановского государственного университета и лично заслуженному работнику высшей школы РФ, члену-корреспонденту Российской инженерной академии, доктору химических наук, профессору М. В. Клюеву, кандидату технических наук, доценту М.И. Трофименко за полезные замечания и рекомендации.

Отдельная благодарность научному редактору кандидату химических наук, доценту А.В. Ионову за огромную, тщательную работу по выявлению неизбежных в таких изданиях недостатков и целый ряд советов, способствовавших улучшению пособия.

Автор

Вводный курс

Глава 1. Основные понятия химии

Атом, молекула. Элемент, простое вещество, соединение

Основная идея химии – все вещества состоят из атомов. Атом – простейшая частица вещества, не делимая химическими методами.Атом состоит из ядра и электронов. Основная химическая характеристика атома – заряд его ядра. Атомы, имеющие одинаковый заряд ядра, называют химическим элементом.Атом сохраняет все химические свойства элемента.Известные к настоящему времени химические элементы сведены в периодическую систему элементов Д.И. Менделеева (ПСЭМ). Каждый элемент обозначается латинским символом и имеет русское и латинское название. В табл. 1.1 приведены русские названия, символы и их произношение при чтении химических формул ряда наиболее часто встречающихся элементов.

Таблица 1.1. Названия некоторых элементов, их символы и произношение символов в формулах

Элемент	Элемент
Русское название	Сим- вол	Произношение в формулах	Русское название	Сим- вол	Произноше- ние в фор-мулах
Водород	Н	аш	Хлор	Cl	Хлор
Углерод	С	цэ	Калий	K	Калий
Азот	N	эн	Кальций	Ca	Кальций
Кислород	O	о	Хром	Cr	Хром
Фтор	F	фтор	Марганец	Mn	Марганец
Натрий	Na	натрий	Железо	Fe	Феррум
Магний	Mg	магний	Медь	Cu	Купрум
Алюмний	Al	алюминий	Цинк	Zn	Цинк
Кремний	Si	силициум	Бром	Br	Бром
Фосфор	P	пэ	Серебро	Ag	Аргентум
Сера	S	эс	Свинец	Pb	Плюмбум

Атомы могут соединяться между собой, образуя молекулы. Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами. Вещества делятся на простые и сложные соединения. Простые вещества состоят из атомов одного элемента, а сложные соединения – из атомов различных элементов. Элемент может образовывать несколько простых веществ, например: элемент кислород образует простые вещества – кислород, состоящий из молекул О₂ (читается – о два), и озон, состоящий из молекул О₃ (читается – о три). Сложное соединение содержит как минимум атомы двух разных элементов, например: углекислый газ, или оксид углерода (IV), состоит из молекул СО₂ (читается – цэ о два), образованных одним атомом углерода и двумя атомами кислорода.