Г. Логинова - Сборник основных формул школьного курса химии

Е. В. Савинкина Г. П. Логинова

Сборник основныхформул по химии Карманный справочник школьника

Общая химия

Важнейшие химические понятия и законы

Химический элемент – это определенный вид атомов с одинаковым зарядом ядра.

Относительная атомная масса (Аr) показывает, во сколько раз масса атома данного химического элемента больше – массы атома углерода-12 (12С).

Химическое вещество – совокупность любых химических частиц.

Химические частицы

Формульная единица – условная частица, состав которой соответствует приведенной химической формуле, например:

Аr – вещество аргон (состоит из атомов Ar),

Н2O – вещество вода (состоит из молекул Н2O),

KNO3 – вещество нитрат калия (состоит из катионов К+ и анионов NO3¯).

Атомная масса (относительная) элемента B, Ar(B):

где *т (атома В) – масса атома элемента В;

*ти – атомная единица массы;

*ти =  1/12  т (атома 12С) = 1,661024 г.

Количество вещества B, n(B), моль:

где N (B)  – число частиц В;

NA – постоянная Авогадро (NA = 6,021023 моль-1).

Молярная масса вещества В, М(В), г/моль:

где т(В)  – масса В.

Молярный объем газа В, VM, л/моль:

где VM = 22,4 л/моль (следствие из закона Авогадро), при нормальных условиях (н.у. – атмосферное давление р = 101 325 Па (1 атм); термодинамическая температура Т = 273,15 К или температура Цельсия t = 0 °C).

*Плотность газообразного вещества  B по водороду, D (газа B по H2):

*Плотность газообразного вещества В по воздуху, D (газ В по воздуху):

Массовая доля элемента Э в веществе В, w(Э):

Строение атома и Периодический закон Д.И. Менделеева

Массовое число (А) – общее число протонов и нейтронов в атомном ядре:

A = N(p0) + N(p+).

Заряд ядра атома (Z) равен числу протонов в ядре и числу электронов в атоме:

Z = N(p+) = N(e¯).

Изотопы – атомы одного элемента, различающиеся числом нейтронов в ядре, например: калий-39: 39К (19 р+, 20 п0, 19 е¯ ); калий-40: 40К (19 р+, 21 п0, 19е¯).

*Энергетические уровни и подуровни

*Атомная орбиталь (АО) характеризует область пространства, в которой вероятность пребывания электрона, имеющего определенную энергию, является наибольшей.

*Формы s– и р-орбиталей

Периодический закон и Периодическая система Д.И. Менделеева

Свойства элементов и их соединений периодически повторяются с возрастанием порядкового номера, который равен заряду ядра атома элемента.

Номер периода соответствует числу энергетических уровней, заполненных электронами, и обозначает последний по заполнению энергетический уровень (ЭУ).

Номер группы А показывает число валентных электронов ns и пр.

Номер группы Б показывает число валентных электронов ns и (п – 1)d.

Секция s-элементов – заполняется электронами энергетический подуровень (ЭПУ) ns-ЭПУ – IA– и IIА-группы, Н и Не.

Секция р-элементов – заполняется электронами np-ЭПУ – IIIA-VIIIA-группы.

Секция d-элементов – заполняется электронами (п- 1 ) d-ЭПУ – IБ-VIIIБ2-группы.

Секция f-элементов – заполняется электронами (п -2 ) f-ЭПУ – лантаноиды и актиноиды.

Изменение состава и свойств водородных соединений элементов 3-го периода Периодической системы

Нелетучие, разлагаются водой: NaH, MgH2, AlH3.

Летучие: SiH4, PH3, H2S, HCl.

Изменение состава и свойств высших оксидов и гидроксидов элементов 3-го периода Периодической системы

Оснóвные: Na2O – NaOH, MgO – Mg(OH)2.

Амфотерные: Al2O3 – Al(OH)3.

Кислотные: SiO2 – H4SiO4, P2O5 – H3PO4, SO3 – H2SO4, Cl2O7 – HClO4.

Химическая связь

Электроотрицательность (χ) – величина, характеризующая способность атома в молекуле приобретать отрицательный заряд.

Механизмы образования ковалентной связи

Обменный механизм – перекрывание двух орбиталей соседних атомов, на каждой из которых имелось по одному электрону.

Донорно-акцепторный механизм – перекрывание свободной орбитали одного атома с орбиталью другого атома, на которой имеется пара электронов.

Перекрывание орбиталей при образовании связи

*Тип гибридизации – геометрическая форма частицы – угол между связями

Гибридизация орбиталей центрального атома – выравнивание их энергии и формы.

sp – линейная – 180°

sp2 – треугольная – 120°

sp3 – тетраэдрическая – 109,5°

sp3d – тригонально-бипирамидальная – 90°; 120°

sp3d2 – октаэдрическая – 90°

Смеси и растворы

Раствор – однородная система, состоящая из двух или более веществ, содержание которых можно изменять в определенных пределах.

Раствор: растворитель (например, вода) + растворенное вещество.

Истинные растворы содержат частицы размером менее 1 нанометра.

Коллоидные растворы содержат частицы размером 1-100 нанометра.

Механические смеси (взвеси) содержат частицы размером более 100 нанометра.

Суспензия => твердое + жидкое

Эмульсия => жидкое + жидкое

Пена, туман => газ + жидкое

Неоднородные смеси разделяют отстаиванием и фильтрованием.

Однородные смеси разделяют выпариванием, дистилляцией, хроматографией.

Насыщенный раствор находится или может находиться в равновесии с растворяемым веществом (если растворяемое вещество – твердое, то его избыток – в осадке).

Растворимость – содержание растворенного вещества в насыщенном растворе при данной температуре.

Ненасыщенный раствор содержит растворенного вещества меньше, чем его растворимость при данной температуре.

Пересыщенный раствор содержит растворенного вещества больше, чем его растворимость при данной температуре.

Соотношения между физико-химическими величинами в растворе

Массовая доля растворенного вещества В, w(B); доля единицы или %:

где т(В)  – масса В,

т(р)  – масса раствора.

Масса раствора, m(p), г:

m(p) = m(B) + m(H2O) = V(p) • ρ(p),

где F(p) – объем раствора;

ρ(p) – плотность раствора.

Объем раствора, V(p), л:

Молярная концентрация, с(В), моль/л:

где n(В) – количество вещества В;

М(В) – молярная масса вещества В.

Изменение состава раствора

Разбавление раствора водой:

> масса растворенного вещества не изменяется: т\'(В) = т(В);

> масса раствора увеличивается на массу добавленной воды: m\'(p) = m(p) + m(H2O).

Выпаривание воды из раствора:

> масса растворенного вещества не изменяется: т\'(В) = т(В).

> масса раствора уменьшается на массу выпаренной воды: m\'(p) = m(p) – m(H2O).

Сливание двух растворов: массы растворов, а также массы растворенного вещества складываются:

т"(В) = т(В) + т\'(В);

т"(р) = т(р) + т\'(р).

Выпадение кристаллов: масса растворенного вещества и масса раствора уменьшается на массу выпавших кристаллов:

m\'(В) = m(В) – m(осадка); m\'(р) = m(р) – m(осадка).

Масса воды не изменяется.

Тепловой эффект химической реакции

*Энтальпия образования вещества ΔH °(B), кДж/моль, – энтальпия реакции образования 1 моль вещества из простых веществ в их стандартных состояниях, то есть при постоянном давлении (1 атм для каждого газа в системе или при общем давлении 1 атм в отсутствие газообразных участников реакции) и постоянной температуре (обычно 298 К , или 25 °C).

*Тепловой эффект химический реакции (закон Гесса)

Q = ΣQ

(продуктов) – ΣQ (реагентов).

ΔН° = ΣΔН°