Закон збереження маси речовин. Закон збереження і перетворення енергії в хімічних реакціях.

Явище існування хімічного елемента у вигляді кількох простих речовин називається алотропією. Прості речовини, утворені одним елементом, називаються алотропними модифікаціями (видозмінами) цього елемента.

Індивідуальні речовини, що складаються з атомів одного хімічного елемента, називаються простими. Речовини, що складаються з атомів різних хімічних елементів, можуть бути складними речовинами або сумішшю простих.

Хімічний елемент

Тема 1.1. Хімічні поняття і закони

Лекція №2

1.Хімічний елемент.

2.Закон збереження маси речовин. Закон збереження і перетворення енергії в хімічних реакціях.

Д. І. Менделєєв був першим хіміком, який підкреслив необхідність розмежування понять хімічний елемент і проста речовина. Кожна проста речовина характеризується певними властивостями доти, доки не вступить у

хімічну реакцію і не утворить нов.

у речовину. Так, до складу сірки, що існує у природі, входить лише один компонент — Сульфур, до складу свинцевого блиску — два: Сульфур та Плюмбум. Однак Сульфур, що входить до складу свинцевого блиску, виявляє інші властивості, ніж у вільному стані. Сірка у вільному стані — це проста речовина, що складається з одного елемента; свинцевий блиск — складна речовина, що складається з двох елементів.

Хімічна речовина, що використовується для виконання дослідів чи для інших потреб у лабораторії, називається реактивом. За ступенем чистоти реактиви відповідно до стандартів поділяють на «хімічно чисті» (х. ч.), «чисті для аналізу» (ч. д. а.) та «чисті» (ч.). Хімічні реактиви, що не піддавались спеціальному очищенню, називаються «технічними».

Очищення речовин від домішок проводять різними методами. Найпоширенішими серед них для твердих речовин є перекристалізація і сублімація, для рідин — фільтрування і дистиляція, для газів — поглинання домішок різними речовинами (адсорбція).

Чистоту речовини визначають за температурою її плавлення (кипіння) та густиною, хімічним аналізом, порівнянням обчислених величин з табличними.

Хімічний елемент можна визначити як окремий вид атомів, що характеризується певними властивостями, або як сукупність атомів з однаковими зарядами ядер.Отже, під хімічним елементом розуміють окремий вид атомів, хімічно не сполучених між: собою. Проста речовина — це система хімічно сполучених атомів одного й того самого елемента. Відмінність між хімічним елементом і простою речовиною стає більш зрозумілою, коли ми стикаємось з явищем алотропії: один і той самий елемент, наприклад Сульфур, Карбон, Стибій, Фосфор, у вільному стані можуть існувати у вигляді кількох простих речовин.

Явище алотропії зумовлене в одних випадках тим, що молекули різних алотропних видозмін елемента складаються з різної кількості атомів, в інших — тим, що їх кристали мають різну будову (поліморфізм).

Атоми різних елементів відрізняються, насамперед, величиною заряду ядра. Різновиди атомів одного й того самого елемента, що мають однаковий заряд ядра, але різне масове число, називаються ізотопами. Елементів нині відомо 109, ізотопів -2000. Практично всі елементи мають ізотопи. Отже, хімічний елемент – це родина ізотопів. Елементи трапляються на Землі в різних кількостях. Науки, що вивчають поширеність їх у Землі та космосі, називаються геохімією та космохімією. Основи цих наук закладені працями видатних вчених — В. І. Вернадського, О. Є. Ферсмана, О. П. Виноградова, Ф. Кларка, В. М. Гольдшмідта та ін.

У 1908 р. американський вчений Ф. Кларк опублікував книгу «Дані геохімії», де на основі результатів хімічного аналізу гірських порід, мінералів і вод розрахував середній вміст кожного з елементів у верхніх шарах Землі.

У космосі є такі самі елементи, що й на Землі, і періодичний закон охоплює їх всі. Однак поширення елементів на Землі і в космосі не однакове. Гідроген і Гелій — найпоширеніші елементи космосу. Ядерна реакція перетворення Гідрогену на Гелій — це одне з основних джерел енергії зірок і Сонця. На Землі вміст водню і гелію у вільному стані невеликий, оскільки ці гази легкі і вивітрились за час існування нашої планети. Під час перебігу термоядерних реакцій в надрах зірок відбуваються складні процеси синтезу елементів. При цьому перетворенню піддаються легкі ядра (Літій, Берилій, Бор), тому вміст цих елементів у космосі обмежений. Відносний вміст елементів у космосі із зростанням їхніх атомних мас знижується, але Ферум і подібні до нього елементи дають на кривій «атомна маса елемента — вміст елемента» характерний пік, отже, ці елементи, можливо, утворюються під час вибуху зірок.

Найбільш поширеним елементом на Землі є Оксиген. Оксиген, Силіцій і Алюміній становлять близько 80 % маси земної кори.

Якщо суму всіх атомів елементів прийняти за 100 %, то частка, що припадає на атоми даного елемента, буде виражатись атомним відсотком. Вміст елементів за масою називають масовими кларками, атомний вміст — атомними кларками. Виражати вміст елементів в одиницях «кларках» запропонував О. Є. Ферсман на честь видатного геохіміка Ф. Кларка. Кларком називають вміст даного елемента в певній космо- або геохімічній системі, виражений в атомних або масових відсотках (атомні або масові кларки). За масовими кларками 25 елементів (Оксиген, Силіцій, Алюміній, Ферум, Кальцій, Цирконій, Ванадій, Нікол, Цинк, Купрум, Натрій, Калій, Магній, Гідроген, Титан, Карбон, Хлор, Фосфор, Сульфур, Манган, Флуор, Барій, Нітроген, Стронцій, Хром) становлять 99,95 % маси земної кори.

Розподіл елементів від кори до центра Землі вивчав норвезький вчений В. М. Гольдшмідт. Він дійшов висновку, що цей розподіл не рівномірний, і в 1924р. сформулював основний закон геохімії, розділив елементи на такі геохімічні групи:

атмофільні елементи, що входять до складу атмосфери (Оксиген, Нітроген, Гідроген, інертні гази та ін.);

літофільні елементи, що входять до складу кам'янистої оболонки Землі (до 120 км завглибшки); це галогени, Оксиген, Алюміній, Бор. Силіцій, Магній, лужні та лужно-земельні метали, рідкісноземельні елементи, Фосфор, Ніобій, Тантал, Титан, Хром, Ванадій, Вольфрам та ін.;

халькофільні елементи, що входять до складу халькосфери (до і 200 км завглибшки); до них належать Сульфур, Селен, Телур, Плюмбум, Купрум, Галій, Індій, Талій, Германій та ін.;

сидерофільні елементи, що входять до складу сидеросфери (ядро Землі); це Ферум, Нікол, Кобальт, Платина, платинові метали. Молібден, Реній та ін.; ці елементи характеризуються спорідненістю до Фосфору, Карбону і деякою мірою до Сульфуру.

М. В. Ломоносовим (у 1748—1756 pp.) та французьким хіміком А. Лавуазьє (у 1789р.) незалежно був сформульований та експериментально підтер-джений закон збереження маси речовини:

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Предмет і завдання хімії, її значення у будівельній справі.	\|	Кожна хімічна сполука має визначений та сталий склад, незалежно від умов та способу його отримання.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.