Закономерности, происходящие в веществах, процессы их превращения, при которых происходит изменение их состава и структуры, изучает раздел естествознания — химия. Она занимается явлениями природы, сопровождающими химические изменения вещества, изучает причины и законы управления химическими процессами, а также рассматривает составные части вещества и их применение на практике. Отдельные химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей и др.) использовались еще на заре становления человеческой цивилизации. Позже, в III—IV вв., зародилась алхимия, задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные (золото, серебро). Начиная с эпохи Возрождения химические исследования все в большей мере стали использовать для практических целей (металлургия, стеклоделие, керамика, получение красок и т. д.). Химию можно определить как науку, изучающую вещества и процессы их превращения, сопровождающиеся изменением состава и структуры. Химический процесс сопровождается изменением состава веществ, их структуры и обязательно энергетическими изменениями в реагирующей системе. Вследствие взаимосвязанности форм движения материи и их взаимопре- 197
вращаемости в результате химических реакций имеет место превращение химической энергии в теплоту, свет и проч. Химия нужна человечеству для того, чтобы из вещества природы получать по возможности все необходимое — металлы, цемент, бетон, керамику, фарфор, стекло, каучук, пластмассы, искусственные волокна, лекарства и многое другое. Основой химической науки является атомно-молекулярное учение (АМУ), закон сохранения материи, периодический закон и теория строения вещества, учение о химическом процессе (кинетика). Химические процессы подчиняются всеобщим законам природы — закону сохранения массы вещества и закону сохранения энергии. Закон сохранения массы вещества открыли М. В. Ломоносов и А. Л. Лавуазье почти независимо друг от друга. Они далеко продвинули развитие химии тем, что при химических реакциях применили физические методы, в частности взвешивание. Закон сохранения массы в химических процессах можно сформулировать так: сумма масс исходных веществ (соединений) равна сумме масс продуктов химической реакции. Например, при разложении воды масса воды будет равна сумме массы водорода и массы кислорода. Из закона сохранения вещества вытекает, что вещество нельзя ни создать из ничего, ни уничтожить совсем. Количественным выражением закона сохранения массы веществ применительно к производственному химическому процессу является материальный баланс, в котором подтверждается, что масса веществ, поступивших на технологическую операцию, равна массе полученных веществ. Закон сохранения энергии действует во всех случаях и повсюду, где одна форма энергии переходит в другую. Несмотря на обилие эмпирического материала о свойствах различных веществ и их соединений, особенностях протекания разнообразных реакций, в химии, до открытия в 1869 г. периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева не существовало той объединяющей концепции, с которой можно было бы объяснить весь накопленный фактический материал. Было бы,
n H2O в р-ре NaOH = (1.11*14.4*0.9)/18 = 0.8 моль;
1) Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S;
далее, между продуктами данной р-ии и р-ом NaOH возможны след. р-ии:
2а) H2S + NaOH = NaHS + H2O и
2б) NaHS + NaOH = Na2S + H2O и
3) Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4];
в р-ии 1) обр-я 0.02 моль Al(OH)3 и 0.03 моль H2S;
считаем, что в 1 очередь NaOH будет реаг-ь с H2S, изм-м V, связ-м с внес-м Al2S3 в р-р NaOH и посл-м вып-м Al(OH)3 в осадок, пренебрегаем;
с учетом мольного соотн-я NaOH и H2S сначала по р-ии 2а) обр-я 0.03 моль NaHS, затем из 0.04-0.03 = 0.01 моль NaOH и 0.01 моль NaHS по р-ии 2б) обр-я 0.01 моль Na2S;
после разб. р-ра до 50 мл, Cм. NaHS и Na2S составят соотв-о (0.03-0.01)/0.05 = 0.4 моль/л и 0.01/0.05 = 0.2 моль/л;
c Br2 может реаг-ь и NaHS и Na2S:
4) NaHS + Br2 = NaBr + HBr + S - в данной р-ии прор-т 160*0.02 = 3.2 г Br2;
5) Na2S + Br2 = 2NaBr + S - в данной р-ии прор-т 160*0.01 = 1.6 г Br2;
Закономерности, происходящие в веществах, процессы их превращения, при которых происходит изменение их состава и структуры, изучает раздел естествознания — химия. Она занимается явлениями природы, сопровождающими химические изменения вещества, изучает причины и законы управления химическими процессами, а также рассматривает составные части вещества и их применение на практике. Отдельные химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей и др.) использовались еще на заре становления человеческой цивилизации. Позже, в III—IV вв., зародилась алхимия, задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные (золото, серебро). Начиная с эпохи Возрождения химические исследования все в большей мере стали использовать для практических целей (металлургия, стеклоделие, керамика, получение красок и т. д.).
Химию можно определить как науку, изучающую вещества и процессы их превращения, сопровождающиеся изменением состава и структуры. Химический процесс сопровождается изменением состава веществ, их структуры и обязательно энергетическими изменениями в реагирующей системе. Вследствие взаимосвязанности форм движения материи и их взаимопре-
197
вращаемости в результате химических реакций имеет место превращение химической энергии в теплоту, свет и проч. Химия нужна человечеству для того, чтобы из вещества природы получать по возможности все необходимое — металлы, цемент, бетон, керамику, фарфор, стекло, каучук, пластмассы, искусственные волокна, лекарства и многое другое.
Основой химической науки является атомно-молекулярное учение (АМУ), закон сохранения материи, периодический закон и теория строения вещества, учение о химическом процессе (кинетика). Химические процессы подчиняются всеобщим законам природы — закону сохранения массы вещества и закону сохранения энергии. Закон сохранения массы вещества открыли М. В. Ломоносов и А. Л. Лавуазье почти независимо друг от друга. Они далеко продвинули развитие химии тем, что при химических реакциях применили физические методы, в частности взвешивание. Закон сохранения массы в химических процессах можно сформулировать так: сумма масс исходных веществ (соединений) равна сумме масс продуктов химической реакции. Например, при разложении воды масса воды будет равна сумме массы водорода и массы кислорода. Из закона сохранения вещества вытекает, что вещество нельзя ни создать из ничего, ни уничтожить совсем. Количественным выражением закона сохранения массы веществ применительно к производственному химическому процессу является материальный баланс, в котором подтверждается, что масса веществ, поступивших на технологическую операцию, равна массе полученных веществ. Закон сохранения энергии действует во всех случаях и повсюду, где одна форма энергии переходит в другую.
Несмотря на обилие эмпирического материала о свойствах различных веществ и их соединений, особенностях протекания разнообразных реакций, в химии, до открытия в 1869 г. периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева не существовало той объединяющей концепции, с которой можно было бы объяснить весь накопленный фактический материал. Было бы,
n NaOH = (1.11*14.4*0.1)/40 = 0.04 моль;
n H2O в р-ре NaOH = (1.11*14.4*0.9)/18 = 0.8 моль;
1) Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S;
далее, между продуктами данной р-ии и р-ом NaOH возможны след. р-ии:
2а) H2S + NaOH = NaHS + H2O и
2б) NaHS + NaOH = Na2S + H2O и
3) Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4];
в р-ии 1) обр-я 0.02 моль Al(OH)3 и 0.03 моль H2S;
считаем, что в 1 очередь NaOH будет реаг-ь с H2S, изм-м V, связ-м с внес-м Al2S3 в р-р NaOH и посл-м вып-м Al(OH)3 в осадок, пренебрегаем;
с учетом мольного соотн-я NaOH и H2S сначала по р-ии 2а) обр-я 0.03 моль NaHS, затем из 0.04-0.03 = 0.01 моль NaOH и 0.01 моль NaHS по р-ии 2б) обр-я 0.01 моль Na2S;
после разб. р-ра до 50 мл, Cм. NaHS и Na2S составят соотв-о (0.03-0.01)/0.05 = 0.4 моль/л и 0.01/0.05 = 0.2 моль/л;
c Br2 может реаг-ь и NaHS и Na2S:
4) NaHS + Br2 = NaBr + HBr + S - в данной р-ии прор-т 160*0.02 = 3.2 г Br2;
5) Na2S + Br2 = 2NaBr + S - в данной р-ии прор-т 160*0.01 = 1.6 г Br2;
сумм. с NaHS и Na2S прор-т Br2 массой 4.8 г.