Читаем Химия - 8-9 класс онлайн бесплатно

Источник: http://www.chem.msu.su/rus/school/zhukov1/welcome.html

Многие считают, что МГУ недоступен для "обычных" абитуриентов - надо, мол, готовиться у специальных репетиторов или хотя бы учиться в специальной школе при МГУ, например в Специализированном учебно-научном центре (СУНЦ) МГУ - интернате имени А. Н. Колмогорова.

Но преподавателям общей и неорганической химии, ведущим занятия на нескольких факультетах МГУ, известно, что хорошо подготовленные студенты приходят в Московский университет и из "неуниверситетских" школ. Например, каждый год студентами "трудных" факультетов (химического, биологического) становятся школьники, которых учил химии Соросовский учитель С. Т. Жуков (московская школа № 548, Центр образования "Царицыно"").

Сергей Тимофеевич согласился поделиться с нами своими преподавательскими секретами и любезно предоставил для публикации электронные версии своих учебных пособий.

Эти учебные пособия можно назвать уникальными. Строгая система определений сочетается в них с научной строгостью изложения. Пособия очень хороши для учащихся 11-х классов, повторяющих химию накануне выпускных и вступительных экзаменов (к тестовому Единому государственному экзамену это не относится, для него учебники слишком "умные"). Книги могут быть полезными также для студентов младших курсов, обучающихся нехимическим специальностям.

В пособиях уделено много внимания факультативным темам школьного курса химии (например, "равновесия в растворах", "комплексные соединения"), которые обычно отсутствуют в традиционных школьных учебниках. Однако задачи на данные темы регулярно используются во вступительных экзаменах по химии в МГУ (факультеты: химический, биологический, биоинженерии и биоинформатики, фундаментальной медицины, почвоведения, факультет наук о материалах).

Кроме того, пособия хорошо готовят к университетскому курсу общей и неорганической химии, который изучают первокурсники перечисленных факультетов, а также студенты-геологи и географы.

Среди особенностей учебных пособий С. Т. Жукова следует отметить строгое различение реального и формального заряда ионов при записи формул, которое для абитуриентов является, пожалуй, даже чрезмерным. Тем не менее, при электронной публикации данное различие сохраняется. Обычно школьники (и многие студенты) не подозревают, что, например, в кристалле хлорида натрия реальный заряд ионов натрия и хлора равен не 1е, а только 0,78е. Поэтому автор пособия предлагает обозначать эффективные заряды ионов знаками в кружочках: Na , Al3 .

Публикация пособий С.Т.Жукова начинается с разделов, традиционно являющихся одними из самых трудных для абитуриентов и студентов. Это темы "Равновесие" и "Равновесие в растворах". Пособия дополнены примерами задач вступительных экзаменов на соответствующие темы.

В.В.Загорский,

ст.н. сотр. кафедры общей химии Химического факультета МГУ, доцент СУНЦ МГУ, Соросовский учитель

1.1. Тела и среды. Представление о системах

Изучая в прошлом году физику, вы узнали, что мир, в котором мы живем, представляет собой мир физических тел и сред. Чем физическое тело отличается от среды? Любое физическое тело имеет форму и объем.

Например, физическими телами являются самые разнообразные предметы: алюминиевая ложка, гвоздь, бриллиант, стакан, полиэтиленовый пакет, айсберг, крупинка поваренной соли, кусок сахара, дождевая капля. А воздух? Он постоянно находится вокруг нас, но мы не видим его формы. Для нас воздух – это среда. Другой пример: для человека море – это хотя и очень большое, но все же физическое тело – оно имеет форму и объем. А для рыбы, которая в нем плавает – море – это, скорее всего, среда.

Из своего жизненного опыта вы знаете, что все, что нас с вами окружает, из чего-то состоит. Учебник, который лежит перед вами, состоит из тонких листов с текстом и более прочной обложки; будильник, который будит вас по утрам, – из множества разнообразных деталей. То есть мы можем утверждать, что учебник и будильник представляют собой систему.

Очень важно то, что составные части системы именно связаны, так как при отсутствии связей между ними любая система превратилась бы в " кучу" .

Важнейшей особенностью каждой системы является ее состав и строение. Именно от состава и строения зависят все остальные особенности системы.

Представление о системах необходимо нам для того, чтобы разобраться, из чего состоят физические тела и среды, ведь все они являются системами. (Газовые среды (газы) образуют систему только вместе с тем, что удерживает их от расширения.)

ТЕЛО, СРЕДА, СИСТЕМА, СОСТАВ СИСТЕМЫ, СТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ.

1.Приведите несколько отсутствующих в учебнике примеров физических тел (не более пяти).

2.С какими физическими средами сталкивается в повседневной жизни лягушка?

3.Чем, на ваш взгляд, отличается физическое тело от среды?

1.2. Атомы, молекулы, вещества

Если вы заглянете в сахарницу или солонку, то увидите, что сахар и соль состоят из довольно мелких крупинок. А если посмотреть на эти крупинки через увеличительное стекло, то можно разглядеть, что каждая из них представляет собой многогранник с плоскими гранями (кристаллик). Без специальной аппаратуры нам не удастся различить, из чего состоят эти кристаллики, но современной науке хорошо известны методы, позволяющие это сделать. Эти методы и приборы, их использующие, разработаны физиками. В них используются очень сложные явления, которые мы не будем здесь рассматривать. Скажем только, что эти методы можно уподобить очень сильному микроскопу. Если рассматривать в такой " микроскоп" кристаллик соли или сахара все с большим и большим увеличением, то, в конце концов, мы обнаружим что в состав этого кристаллика входят очень маленькие частички шарообразной формы. Обычно их называют атомы (хотя это не совсем верно, более точное их название – нуклиды). Атомы входят в состав всех окружающих нас тел и сред.

Атомы – очень маленькие частицы, их размер лежит в пределах от одного до пяти ангстрем (обозначается – А^o.). Один ангстрем – это 10^–10 метра. Размер кристаллика сахара приблизительно 1 мм, такой кристаллик больше любого из входящих в его состав атомов примерно в 10 миллионов раз. Чтобы лучше представить себе, насколько маленькими частичками являются атомы, рассмотрим такой пример: если яблоко увеличить до размеров земного шара, то атом, увеличенный во столько же раз, станет размером со среднее яблоко.

Несмотря на столь малые размеры, атомы представляют собой довольно сложные частицы. Со строением атомов вы познакомитесь в этом году, а пока скажем только, что любой атом состоит из атомного ядра и связанной с ним электронной оболочки, то есть тоже представляет собой систему.

В настоящее время известно чуть более ста видов атомов. Из них устойчиво около восьмидесяти. И из этих восьмидесяти видов атомов построены все окружающие нас объекты во всем их бесконечном многообразии.

Одной из важнейших особенностей атомов является их склонность соединяться друг с другом. Чаще всего при этом образуются молекулы.

Молекула может содержать от двух до нескольких сотен тысяч атомов. При этом маленькие молекулы (двухатомные, трехатомные...) могут состоять и из одинаковых атомов, а большие, как правило, состоят из разных атомов. Так как молекула состоит из нескольких атомов и эти атомы связаны, молекула представляет собой систему.В твердых и жидких телах молекулы связаны друг с другом, а в газах – не связаны.

Связи между атомами называются химическими связями, а связи между молекулами – межмолекулярными связями.

Связанные между собой молекулы образуют вещества.

Вещества, состоящие из молекул, называются молекулярными веществами. Так, вода состоит из молекул воды, сахар – из молекул сахарозы, а полиэтилен – из молекул полиэтилена.

Кроме этого,многие вещества состоят непосредственно из атомов или других частиц и не содержат в своем составе молекул. Например, не содержат молекул алюминий, железо, алмаз, стекло, поваренная соль. Такие вещества называются немолекулярными.

В немолекулярных веществах атомы и другие химические частицы, как и в молекулах, связаны между собой химическими связями.Деление веществ на молекулярные и немолекулярные – это классификация веществ по типу строения.

Принимая, что связанные между собой атомы сохраняют шарообразную форму, можно построить объемные модели молекул и немолекулярных кристаллов. Примеры таких моделей приведены на рис. 1.1.

Большинство веществ обычно находится в одномиз трех агрегатных состояний: твердом, жидком или газообразном. При нагревании или охлаждении молекулярные вещества могут переходить из одного агрегатного состояния в другое. Такие переходы схематически показаны на рис. 1.2.

Переход немолекулярного вещества из одного агрегатного состояния в другое может сопровождаться изменением типа строения. Чаще всего это явление происходит при испарении немолекулярных веществ.

При плавлении,кипении,конденсации и тому подобных явлениях, происходящих с молекулярными веществами, молекулы веществ не разрушаются и не образуются. Рвутся или образуются только межмолекулярные связи. Например, лед при плавлении превращается в воду, а вода при кипении – в водяной пар. Молекулы воды при этом не разрушаются, и, следовательно, как вещество вода остается неизменной. Таким образом, во всех трех агрегатных состояниях это одно и то же вещество – вода.

Но далеко не все молекулярные вещества могут существовать во всех трех агрегатных состояниях. Многие из них при нагревании разлагаются, то есть превращаются в другие вещества, при этом разрушаются их молекулы. Например, целлюлоза (основная составная часть древесины и бумаги) при нагревании не плавится, а разлагается. Ее молекулы разрушаются, а из "осколков" образуются совсем другие молекулы.

Итак,молекулярное вещество остается самим собой, то есть химически неизменным, до тех пор, пока сохраняются неизменными его молекулы.

Но вы знаете, что молекулы находятся в постоянном движении. И атомы, из которых состоят молекулы, тоже движутся (колеблются). При повышении температуры колебания атомов в молекулах усиливаются. Можем ли мы сказать, что молекулы остаются полностью неизменными? Конечно, нет! Что же тогда остается неизменным? Ответ на этот вопрос – в одном из следующих параграфов.