ХИМИЯ ДЛЯ ЧАЙНИКОВ Здесь — основные химические термины и понятия.
Окислительно-восстановительные процессы
Химическая кинетика и равновесие
Химия – наука, изучающая состав, строение веществ, зависимость свойств веществ от их состава и строения, условия и пути превращения одних веществ в другие.
Аналитическая химия – наука о методах качественного и количественного определения химического состава вещества или смеси веществ.
Биологическая химия (биохимия) – наука о качественном составе, количественном содержании и преобразовании в жизненных процессах соединений, образующих живую материю.
Кинетика химическая – раздел физической химии, изучающий химические реакции как процессы, протекающие во времени, а также их механизмы зависимости от условий реализации (осуществления).
Коллоидная химия – наука (раздел химии) о свойствах гетерогенных высокодисперсных систем и о протекающих в них процессах.
Неорганическая химия – наука, изучающая состав, строение и превращения неорганических веществ.
Органическая химия – наука, изучающая состав, строение и превращения органических веществ; химия соединений углерода.
Термодинамика – раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макросистем во взаимосвязи с возможными превращениями энергии в системах.
Термодинамика химическая – раздел термодинамики, изучающий химические и физико-химические процессы, а также термодинамические свойства веществ в зависимости от их состава, агрегатного состояния, температуры, давления.
Термохимия – раздел химической термодинамики, изучающий тепловые эффекты химических процессов и их зависимости от различных физико-химических параметров, а также измерение фазовых переходов веществ и их теплоемкостей.
Физическая химия – наука, изучающая влияние физических характеристик веществ на химические процессы и химического состава веществ на их физические свойства.
Электрохимия – раздел химии, изучающий физико-химические свойства ионных соединений в растворах, расплавах или твердом состоянии, а также процессы, возникающие на границе двух фаз с участием ионов и электронов.
Второй закон Коновалова (1881 г.) – в точках минимального и максимального давления пара состав жидкости совпадает с составом пара.
Закон Авогадро (1811) — в равных объемах любых газов, взятых при одной и той же температуре и при одинаковом давлении, содержится одно и то же число частиц.
Закон аддитивности теплот реакций Гесса (1840) – теплоту, выделяемую в каком-либо процессе, можно представить в виде суммы теплот нескольких процессов, суммирование которых дает рассматриваемый процесс.
Закон Вант-Гоффа (1886 г.) – для растворов неэлектролитов невысоких концентраций зависимость осмотического давления от концентрации и температуры раствора выражается уравнением P = CRT (Р – осмотическое давление раствора, кПа; С – его молярная концентрация, моль/л; R – универсальная газовая постоянная 8,314 Дж/(моль·К); Т – абсолютная температура раствора).
Закон Генри (1803 г.) – масса газа, растворяющегося при данной температуре в данном объеме жидкости, прямо пропорциональна парциальному давлению газа: С = kp (С – массовая концентрация газа в насыщенном растворе; p – парциальное давление; k – коэффициент пропорциональности (или константа Генри, или коэффициент Генри).
Закон кратных отношений (Дж.Дальтон, 1803) – если два элемента образуют друг с другом несколько химических соединений, то массы этих элементов, приходящиеся в этих соединениях на одну и ту же массу другого, относятся между собой как небольшие целые числа.
Закон постоянства состава вещества – соотношение между массами элементов, входящих в состав данного соединения, постоянны и не зависят от способа получения этого соединения.
Закон парциальных давлений (Дж. Дальтон) – давление смеси газов, химически не взаимодействующих друг с другом, равно сумме давлений газов, составляющих смесь.
Закон распределения – вещество, способное растворяться в двух несмешивающихся растворителях, распределяется между ними так, что отношение его концентраций в этих растворителях при постоянной температуре остается постоянным, независимо от общего количества растворенного вещества: С1/С2 = К (С1 и С2 – концентрации растворенного вещества в первом и втором растворителе; К – коэффициент распределения)
Закон Рауля (или закон идеального раствора, 1887 г.) – относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества: (p0 – p)/p0 = N2 (N2 – молярная доля растворенного вещества; p0 – давление насыщенного пара растворителя над растворителем; р – давление насыщенного пара растворителя над раствором).
Закон сохранения материи (М.В. Ломоносов, 1748) — при всех явлениях природы количество вещества остается постоянным.
Закон эквивалентов – вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам.
Первый закон Коновалова (1881 г.) – насыщенный пар богаче по сравнению с раствором тем компонентом, добавление которого к системе приводит к повышению давления пара.
Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии) – при любом процессе полная энергия Вселенной остается постоянной.
Правило Марковникова – при присоединении галогеноводородов (HHal) или воды (HOH) к несимметричным алкенам или алкинам атом водорода присоединяется к наиболее гидрогенизированному (гидрированному) атому углерода (т.е. к атому С, связанному с большим числом атомов Н), а атом галогена (или группа –ОН) – к наименее гидрогенизированному.
Анод – электрод, на котором происходит окисление.
Восстановитель – реагент (атом, молекула, ион), который окисляется (отдает электроны) в химической реакции, вызывая восстановление какого-либо другого реагента.
Восстановление – процесс присоединения электронов реагентом (атомом, молекулой, ионом), приводящий к понижению его степени окисления.
Катод – электрод, на котором происходит восстановление.
Катодная защита – способ защиты металла от коррозии путем превращения его в катод электрохимического элемента. В качестве анода выступает более активный металл.
Коррозия – процесс окисления металла какими-либо веществами из окружающей его среды.
Окисление – процесс отдачи электронов реагентом (атомом, молекулой, ионом), приводящий к повышению его степени окисления.
Окислитель – реагент (атом, молекула, ион), который восстанавливается (присоединяет электроны) в химической реакции, вызывая окисление какого-либо другого реагента.
Окислительно-восстановительная реакция – процесс, сопровождающийся переносом электронов от одного реагента к другому и, как следствие, изменением степени окисления каждого из них.
Полуреакция – уравнение окислительного или восстановительного процесса, в котором указаны отщепляемые или присоединяемые электроны.
Стандартный электродный потенциал Е° — напряжение гальванического элемента, содержащего в качестве одного электрода стандартный водородный электрод, а в качестве второго электрода – измеряемый электрод, в условиях, когда активности всех компонентов окислительно-восстановительной реакции равны единице, а внешнее давление равно 1 атм (101 325 Па).
Степень окисления – целочисленный условный заряд (положительный или отрицательный), приписываемый атому в молекуле или ионе на основе формальных правил, условно допускающих, что все молекулы состоят из ионов.
Фарадей – суммарный заряд 1 моля электронов, равный 96 500 кулонов (Кл).
Электродный потенциал (электродное напряжение) – разность электрических потенциалов (или напряжений) между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом, возникающая вследствие образования у поверхности электрода двойного электрического слоя.
Электроды – твердые фазы, обладающие электрической проводимостью и находящиеся в контакте с электролитом.
Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, проходящий в растворах или расплавах электролитов при пропускании через них электрического тока.
Активированный комплекс – особое расположение атомов в молекулах реагентов и продуктов, соответствующее состоянию с максимальной энергией при протекании скоростьопределяющей стадии реакции.
Гетерогенный катализатор – катализатор, находящийся в ином фазовом состоянии, чем реагенты.
Гомогенный катализатор – катализатор, находящийся в одинаковом фазовом состоянии с реагентами.
Катализ – изменение скорости или возбуждение химической реакции веществами (катализаторами), которые участвуют в промежуточных стадиях реакции, но не входят в состав конечных продуктов.
Катализатор – вещество, влияющее на скорость химической реакции или возбуждающее ее, но в конечном итоге остающееся неизменным.
Константа скорости реакции – коэффициент пропорциональности между скоростью реакции и концентрациями реагентов в уравнении скорости.
Механизм химической реакции – последовательность разрыва и образования связей, а также изменений в относительном расположении атомов при протекании реакции.
Порядок реакции – сумма показателей степеней концентраций всех реагентов, входящих в уравнение скорости реакции.
Реакция первого порядка — реакция, скорость которой пропорциональна концентрации только одного реагента, взятой в первой степени.
Скоростьопределяющая (лимитирующая) стадия химической реакции – самая медленная стадия реакции, протекающей через ряд последовательных элементарных стадий от реагентов к продуктам.
Скорость химической реакции определяется по уменьшению концентрации какого – либо реагента или увеличению концентрации какого-либо продукта реакции со временем. Ее моно выразить как среднюю скорость за некоторый промежуток времени или как мгновенную скорость в определенный момент времени.
Уравнение скорости химической реакции – уравнение, выражающее скорость реакции через математическую функцию концентраций реагента.
Фермент – белковая молекула, играющая роль катализатора специфических биохимических реакций.
Энергия активации – минимальная энергия, которую должны получить реагенты в химической реакции, чтобы преодолеть барьер, препятствующий образованию продуктов.
Калориметрия – совокупность методов измерения количества теплоты, которая выделяется или поглощается в каком-либо процессе.
Молярная теплоемкость вещества – теплоемкость, приходящаяся на 1 моль данного вещества.
Окружающая среда – часть Вселенной, остающаяся после выделения из нее системы, в наблюдении которой мы заинтересованы.
Относительная теплоемкость – отношение удельной теплоемкости вещества к удельной теплоемкости воды.
Система – та часть Вселенной, которую мы выделили для изучения. Следует точно определять, что именно относится к системе и какой обмен энергии возможен между ней и окружающей средой.
Тепловой эффект химической реакции – теплота, выделенная или поглощенная термодинамической системой при протекании в ней процесса при условии, что данная система не совершает никакой работы, кроме работы расширения, а температура остается постоянной. При постоянном объеме тепловой эффект равен изменению внутренней энергии системы ∆U, при постоянном давлении – изменению энтальпии ∆Н.
Теплоемкость тела – количество теплоты, необходимое, чтобы повысить его температуру на 1°С.
Теплота образования вещества – это количество теплоты, которое выделяется при образовании 1 моля химического соединения из простых веществ.
Теплота сгорания – тепловой эффект сгорания 1 моль вещества.
Термодинамика – наука об энергии и ее превращениях.
Термохимия – наука, занимающаяся измерением тепловых эффектов химических реакций и установлением зависимости их от различных физико-химических параметров.
Термохимическое уравнение – уравнение химической реакции, в котором указаны агрегатные состояния веществ (или их аллотропные модификации) и тепловой эффект.
Удельная теплоемкость вещества – теплоемкость, приходящаяся на 1 г массы этого вещества.
Функция состояния – любое свойство системы, которое определяется заданным состоянием системы.
Экзотермический процесс – процесс, при котором система теряет теплоту в окружающую среду.
Эндотермический процесс – процесс, при котором система получает теплоту из окружающей среды.
Энергия – способность выполнять работу или переносить теплоту.
Энергия внутренняя – энергия, зависящая только от термодинамического состояния системы. Является суммой кинетической энергии хаотического движения частиц и микрочастиц вещества, межмолекулярной энергии, химической энергии, внутриатомной и внутриядерной энергии частиц, составляющих систему, энергии электронного возбуждения и гравитационной энергии. Абсолютное значение внутренней энергии не может быть определено, так как нельзя привести систему в состояние, лишенное энергии.
Энергия Гиббса G – функция состояния термодинамической системы, представляющая собой разность между энтальпией и произведением энтропии на абсолютную температуру.
Энергия кинетическая – энергия, которой обладает тело вследствие своего движения относительно других тел.
Энергия потенциальная – энергия, которой обладает тело вследствие своего положения относительно других тел или вследствие своего строения.
Энергия химическая – одна из форм потенциальной энергии.
Энтальпия Н – теплосодержание системы. Изменение энтальпии ΔН – теплота, поглощаемая или выделяемая в реакции, происходящей при постоянном давлении.
Энтропия S – мера неупорядоченности или вероятности состояния системы.
Водородный показатель рН – отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода:рН = — lg[H+].
Гидратация – процесс образования гидратов при растворении вещества в воде.
Гидраты – соединения, образованные из молекул (или ионов), связанных с молекулами воды, выступающей в качестве растворителя.
Гидролиз – реакция обменного взаимодействия между солью и водой, приводящая к образованию слабого электролита.
Диссоциация (или ионизация) – процесс распада электролита на ионы при растворении его в воде.
Диффузия – самопроизвольный процесс перемещения вещества, приводящий к выравниванию его концентрации.
Индикаторы – вещества, цвет которых зависит от кислотности (рН) раствора.
Кислоты – электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только Н+.
Концентрация раствора – количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора.
Криоскопическая постоянная растворителя – величина, показывающая понижение температуры замерзания, которое наблюдалось бы для раствора, содержащего на 1000 г растворителя 1 моль растворенного электролита.
Кристаллизационная вода – вода, содержащаяся в кристаллогидратах.
Кристаллогидраты – вещества, в кристаллы которых входят молекулы воды (например, CuSO4·5H2O, Na2CO3·10H2O).
Критическая температура растворения – температура, при которой ограниченная растворимость переходит в неограниченную.
Неэлектролиты – вещества, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток.
Осмометр – прибор для измерения осмотического давления.
Осмос – односторонняя диффузия растворителя к раствору через полупроницаемую перегородку.
Осмотическое давление – сила, обусловливающая осмос, отнесенная к единице поверхности полупроницаемой перегородки.
Основания – электролиты, при диссоциации которых в качестве аниона образуются только ионы ОН—.
Раствор – гомогенная физико-химическая система, состоящая из растворителя, растворенного вещества и продуктов их взаимодействия.
Раствор буферный – раствор, способный поддерживать определенные значения рН, окислительно-восстановительного потенциала и других параметров при изменении состава или концентрации.
Раствор гипертонический – раствор, обладающий большим осмотическим давлением, по сравнению с данным.
Раствор гипотонический – раствор, обладающий меньшим осмотическим давлением, по сравнению с данным.
Раствор концентрированный (или крепкий) – раствор с большим содержанием растворенного вещества. Такой раствор имеет структуру, близкую к структуре растворенного вещества.
Раствор насыщенный – раствор, в котором при данной температуре вещество больше не растворяется, т.е. раствор, находящийся в равновесии с избыточным количеством самостоятельной фазы растворяемого вещества.
Раствор ненасыщенный – раствор, концентрация которого повышается при внесении в него новой порции вещества.
Раствор пересыщенный – раствор, в котором при данной температуре в растворенном состоянии находится больше вещества, чем в его насыщенном растворе при тех же условиях. Если избыток вещества выпадет в осадок, пересыщенный раствор превратится в насыщенный.
Раствор разбавленный (или слабый) – раствор с небольшим содержанием растворенного вещества по сравнению с содержанием растворителя. Такой раствор имеет структуру, близкую к структуре растворителя.
Растворение – самопроизвольный процесс, при котором происходит распределение части растворенного вещества среди части растворителя как за счет собственного колебательного движения, так и за счет притяжения со стороны частиц растворителя.
Растворимость – 1) способность вещества растворяться в воде или в другом растворителе; 2) масса вещества, способная при данной температуре максимально раствориться в 100 г растворителя.
Растворитель – компонент раствора, агрегатное состояние которого не изменяется при растворении.
Растворы изотонические – растворы, имеющие одинаковое осмотическое давление.
Соли – электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металла и анионы кислотного остатка.
Сольватация – процесс образования сольватов при растворении вещества в каком-либо растворителе.
Сольваты – соединения, образованные из молекул (или ионов), связанных с молекулами растворителя.
Степень гидролиза (h) – отношение числа гидролизовавшихся молекул (N) к общему числу растворенных молекул (n): h = N/n.
Степень электролитической диссоциации (α) – отношение молекул, продиссоциировавших на ионы (N) к общему числу растворенных молекул (n): α = N/n.
Теплота растворения – теплота, выделяемая (или поглощаемая) при растворении одного моля вещества.
Эбулиоскопическая постоянная растворителя – величина, показывающая повышение температуры кипения, которое наблюдалось бы для раствора, содержащего на 1000 г растворителя 1 моль растворенного неэлектролита.
Электролиты – вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток.
Аллотропические видоизменения – простые вещества, образованные атомами одного и того же химического элемента.
Аллотропия – явление существования химического элемента в виде нескольких простых веществ.
Атом – наименьшая частица химического элемента, обладающая его свойствами.
Атомная единица массы (а.е.м.) – величина, равная 1/12 части массы атома изотопа углерода 12С.
Бертоллиды – вещества, имеющие переменный качественный и количественный состав, зависящий от способов их получения.
Бинарные соединения – вещества, состоящие из атомов двух химических элементов (например, оксиды, гидриды, галогениды, карбиды и т.д.)
Валентность – способность атомов химического элемента соединяться с другими атомами в определенных соотношениях.
Вещество – отдельный вид материи, обладающий в данных условиях определенными физическими свойствами.
Гидроксиды – вещества, включающие в себя одну или несколько гидроксогрупп ОН (основания, кислоты и амфотерные гидроксиды).
Дальтониды – вещества, имеющие постоянный качественный и количественный состав, не зависящий от способа их получения.
Кислоты (кислотные гидроксиды) – вещества, диссоциирующие в водных растворах на ионы водорода и анионы кислотного остатка.
Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая его свойствами.
Молекулярная формула вещества – формула, отражающая качественный и количественный состав вещества.
Моль – количество вещества, содержащее столько его структурных единиц (атомов, ионов или молекул), сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода 12С (а именно 6,02·1023).
Молярная масса вещества (М, г/моль) – отношение массы вещества m к его количеству n.
Молярный объем газообразного вещества (Vm, л/моль) – отношение объема, занимаемого веществом, к его количеству (Vm=22,4 л/моль).
Оксиды – вещества, состоящие из атомов двух химических элементов, один из которых кислород со степенью окисления -2.
Основания (основные гидроксиды) – вещества, диссоциирующие в водных растворах на катионы металла и гидроксид-анионы.
Относительная атомная масса (Ar) – отношение массы атома химического элемента к атомной единице массы.
Относительная молекулярная масса (Mr) – отношение масс молекулы простого или сложного вещества к атомной единице массы.
Относительная плотность газов (D) – отношение массы одного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении.
Парциальное давление – давление каждого из газов, входящих в состав газообразной смеси.
Соли – вещества, диссоциирующие в водных растворах на катионы металла и анионы кислотного остатка.
Химический элемент – разновидность атомов с определенным зарядом ядра.
Эквивалент сложного вещества – такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или вообще с одним эквивалентом другого вещества.
Эквивалент химического элемента – такое количество химического элемента, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество водорода в химических реакциях.
Эквивалентная масса – масса 1 эквивалента элемента.
Аликвота – точно измеренный кратный объем образца раствора, взятого для анализа.
Алкалиметрия – метод кислотно-основного титрования, при котором в качестве титранта выступает раствор щелочи.
Ацидиметрия – метод кислотно-основного титрования, при котором в качестве титранта выступает раствор сильной кислоты.
Гравиметрическая форма – чистое химическое соединение достоверно известного состава, по массе которого вычисляют содержание определяемого компонента в анализируемом веществе.
Гравиметрический анализ (гравиметрия) – совокупность методов количественного анализа, основанных на измерении массы веществ.
Гравиметрический фактор (гравиметрический множитель, фактор пересчета) — величина, численно равная массе (в граммах) определяемого компонента, соответствующего или содержащегося в 1,0000 г гравиметрической формы.
Индикаторная ошибка – ошибка, вызванная недотитрованием или перетитрованием исследуемого раствора.
Индикаторная реактивная бумага – фильтровальная бумага, пропитанная раствором индикатора и высушенная.
Индикаторы – вещества, изменяющие окраску, люминесценцию или образующие осадок при изменении концентрации одного из компонентов в растворе.
Интервал перехода индикатора (область перехода) – область значений рН, в которой становится видимым изменение цвета индикатора.
Кислотно-основные индикаторы – растворимые органические соединения, способные изменять собственную окраску или люминесценцию в зависимости от рН раствора.
Кислотные индикаторы (Hind) – индикаторы, способные отдавать протоны.
Кривая титрования – графическое изображение зависимости изменения концентрации с(Х) определяемого вещества Х или некоторого связанного с ним свойства системы (раствора) от объема V(Т) прибавленного титранта Т.
Навеска – измеренная на аналитических весах масса вещества, взятого для анализа.
Оксидиметрия (окислительно-восстановительное титрование) – титриметрический метод, в котором в качестве титрантов применяются растворы окислителей и восстановителей (йодометрия, хроматометрия, бромометрия, нитритометия).
Основные индикаторы (IndOH) – индикаторы, способные присоединять протоны.
Показатель титрования рТ – значение рН в пределах интервала перехода окраски индикатора, при котором наблюдается наиболее резкое изменение цвета индикатора и заканчивается титрование.
Стандартизированный (установленный) раствор – раствор, титр которого находят не по точной навеске, а устанавливают по тому или иному стандартному веществу.
Титрант (стандартный раствор) – раствор с известной концентрацией, при помощи которого в процессе титрования определяется концентрация анализируемого раствора.
Титриметрический анализ (титриметрия) – совокупность методов количественного анализа, основанных на определении содержания вещества в растворе неизвестной концентрации с помощью измеренного количества другого раствора, концентрация которого точно известна.
Титрование – метод определения концентрации анализируемого раствора постепенным прибавлением к нему контролируемого количества раствора известной концентрации (стандартного раствора).
Титрование кислотно-основное – определение содержания кислоты (основания) в анализируемом растворе при помощи титранта, представляющего собой раствор основания (кислоты).
Титрование комплексонометрическое – определение концентрации вещества в анализируемом растворе, основанное на реакции комплексообразования катионов металлов с различными лигандами.
Титрование обратное – титрование, выполняемое в обратном порядке; вместо титрования исходного образца в раствор добавляется известный избыток стандартного реагента, и избыток титруется.
Титрование осадительное – титриметрический метод, основанный на реакции осаждения (аргентометрия, тиоцианатометрия).
Титрование прямое – титрование, при котором к раствору определяемого вещества непосредственно добавляют титрант.
Точка эквивалентности – момент титрования, когда прибавляемое растворенное вещество полностью прореагировало с растворенным веществом, находящимся в анализируемом (титруемом) растворе.
Фиксанал (стандарт-титр) – запаянная стеклянная ампула с количеством вещества, необходимым для приготовления 1 л точно 0,1 н. или 0,01 н. раствора.