Что относится к веществам в химии. Важнейшие химические вещества, применяемые в быту. Применение химических веществ человеком

Понятие вещества изучается сразу несколькими науками. Вопрос о том, какие есть вещества, мы разберём с двух точек зрения - с позиции химической науки и с позиции физики.

Вещество в химии и физике

Химики понимают вещество, как физическую субстанцию с определённым набором химических элементов. В современной физике вещество рассматривается как вид материи, который состоит из фермионов или вид материи, содержащий в себе фермионы, бозоны, обладает массой покоя. По обыкновению, вещество должно состоять из частиц, по большей части электронов, протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны образуют атомные ядра, а все вместе эти элементы образуют атомы (атомное вещество).

Свойства вещества

Практически каждое из веществ имеет свой уникальный набор свойств. Под свойствами понимают характеристики, указывающие на индивидуальность вещества, которая в свою очередь демонстрирует его отличия от всех остальных веществ. Характерными физико-химическими свойствами являются константы - плотность, различные типы температур, термодинамика, показатели кристаллической структуры.

Химическая классификация веществ

В химии разделяют вещества на соединения и их смеси. Кроме того, следует сказать органические вещества Соединение - это есть набор атомов, которые связаны друг с другом с учётом определённых закономерностей. При этом следует отметить, что границу между соединением и смесью веществ определить чётко довольно сложно. Это обусловлено тем, что науке известны вещества непостоянного состава. Для них составить точную формулу невозможно. Кроме того, соединение - это по большому счёту абстракция, так как в практическом смысле может быть достигнута только лишь конечная чистота изучаемого вещества. Любой существующий в реальной жизни образец - это смесь веществ, но с преобладанием одного вещества из всей группы. Кроме того, следует сказать, какие есть органические вещества. Эта группа сложных веществ имеет в составе углерод (белки, углеводы).

Простые и сложные вещества

Простые вещества(O2, O3, H2, Cl2) - это те вещества, которые состоят только из атомов одного химического элемента. Эти вещества - есть форма существования элементов в свободном виде. Другими словами, эти химические элементы, которые не связаны с другими элементами, образуют простые вещества. Таких веществ науке известно более чем 400 разновидностей. Простые вещества классифицируют по типу связи между атомами. Так, простые вещества разделяют на металлы(Na, Mg, Al, Bi и др.) и неметаллы (H 2 , N 2 , Br 2 , Si и др).

Сложные вещества - химические соединения, которые состоят из связанных друг с другом атомов двух и более элементов. Простые вещества также имеют право называться химическими соединениями, если их молекулы будут состоять из атомов, соединённых ковалентной связью (азот, кислород, бром, фтор,). А вот инертные (благородные) газы и атомарный водород называть химическими соединениями будет ошибкой.

Физическая классификация веществ

С точки зрения физики вещества существуют в нескольких агрегатных состояниях - тело, жидкость и газ. О том, какие твердые вещества, например, видно невооружённым взглядом. Тоже самое можно сказать и о другом агрегатном состоянии. Какие жидкие вещества есть в природе мы со школы знаем. Примечательно, что такое вещество как вода может существовать сразу в трёх состояния - как лёд, жидкая вода и пар. Три агрегатных состояния вещества не считаются индивидуальными характеристиками веществ, но соответствуют разным, зависимым от внешних условий существования веществ. При переходе от состояний агрегатных состояний к реальным состояниям химического вещества можно выявить ряд промежуточных типов, которые в науке получили название аморфных или стеклообразных состояний, а также состояния жидкого кристалла и полимерного состояние. В связи с этим учёные часто используют понятие «фаза».

Помимо прочих в физике рассматривают ещё и четвёртое агрегатное состояние химического вещества. Это плазма, то есть состояние, полностью или частично ионизированное, а плотность положительных и отрицательных зарядов в этом состоянии одинакова, иными словами плазма электронейтральна. В целом, веществ в природе множество, но теперь вы знаете, какие бывают вещества, а это гораздо важнее.

Сокращения:

Т кип. — температура кипения,

Т пл. — температура плавления.

Адипиновая кислота (СН 2) 4 (СООН) 2 — бесцветные кристаллы, растворимые в воде . Т. пл. 153 °С. Образует соли — адипинаты. Применяется для удаления накипи.

Азотная кислота HNO 3 — бесцветная жидкость с резким запа-хом, неограниченно растворимая в воде. Т. кип. 82,6 °С. Сильная кислота , вызывает глубокие ожоги и требует осторожности в обра-щении. Образует соли — нитраты.

Алюмокалиевые квасцы KAl(SO 4) 2 .12Н 2 О — двойная соль, бес-цветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Т пл. 92 °С.

Амилацетат СН 3 СООС 5 Н 11 (амиловый эфир уксусной кисло-ты) — бесцветная жидкость с фруктовым запахом, органический растворитель и отдушка.

Аминокислоты — органические вещества, в молекулах которых имеются карбоксильные группы СООН и аминогруппы NH 2 . Вхо-дят в состав белков.

Аммиак NH — бесцветный газ с резким запахом, хорошо раство-рим в воде, образует гидрат аммиака NH 3 .Н 2 О.

Аммиачная (аммонийная) селитра , см. . Анилин (аминобензол, фениламин) C 6 H 5 NH 2 — вязкая бесцвет-ная жидкость, темнеющая на свету и на воздухе. Нерастворим в воде, растворяется в этиловом спирте и диэтиловом эфире. Т кип. 184 °С. Ядовит.

Арахидоновая кислота С 19 Н 31 СООН — ненасыщенная карбоновая кислота с четырьмя двойными связями в молекуле, бесцветная жидкость. Т кип. 160—165 °С. Входит в состав расти-тельных жиров.

Аскорбиновая кислота (витамин С) , органическое вещество сложного строения — бесцветные кристаллы, чувствительные к нагреванию. Участвует в окислительно-восстановительных процес-сах живого организма.

Белки — биополимеры, состоящие из остатков аминокислот. Иг-рают важнейшую роль в процессах жизнедеятельности.

Бензин — смесь лёгких углеводородов; получается при нефтепе-реработке. Т кип. от 30 до 200 °С. Горючее и органический растворитель.

Бензойная кислота С 6 Н 5 СООН — бесцветное кристаллическое вещество, плохо растворимое в воде. Выше 100 °С разлагается.

Бензол С 6 Н 6 — ароматический углеводород. Т кип. 80 °С. Горюч, ядовит.

Бетаин (триметилглицин) (CH 3) 3 N + CH 2 COO — органическое вещество, хорошо растворимое в воде, содержится в растениях (например, в свёкле).

Борная кислота В(ОН) 3 — бесцветное кристаллическое вещество, малорастворимое в воде, слабая кислота.

Бромат натрия NaBrO 3 — бесцветные кристаллы, растворимые в воде. Плавится при 384 °С с разложением. В кислой среде — сильный окислитель.

Воск — жироподобное аморфное вещество растительного проис-хождения, смесь сложных эфиров жирных кислот. Плавится в интервале 40—90 °С.

Галактоза С 6 Н 12 О 6 .Н 2 О — углевод, моносахарид, бесцветное кристаллическое вещество, растворимое в воде.

Гипохлорит натрия (тригидрат) NaClO .ЗН 2 О — зеленовато-жёлтое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Т. пл. 26 °С, выше 40 °С разлагается, в присутствии органических веществ взрывается. Отбеливатель.

Глицерин СН(ОН)(СН 2 ОН) 2 — бесцветная вязкая жидкость, не-ограниченно растворимая в воде и поглощающая влагу из воздуха, трёхатомный спирт. Входит в состав жиров в виде липидов — триг-лицеридов (эфиров глицерина с органическими кислотами).

Глюкоза (виноградный сахар) C 6 H 12 O 6 — углевод, моносахарид, бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Т пл. 146 °С. Содержится в соке всех растений и в крови человека и животных.

Глюконат кальция Са[СН 2 ОН(СНОН) 4 СОО] 2 .Н 2 О (моногид-рат) — белый кристаллический порошок, малорастворимый в хо-лодной воде, практически нерастворимый в этиловом спирте.

Глюконовая (сахарная) кислота СН 2 (ОН)(СНОН) 4 СООН — бес-цветное кристаллическое вещество, растворимое в воде, получается при окислении глюкозы. Образует соли — глюконаты.

Двойной суперфосфат (моногидрат дигидроортофосфата кальция) Са(Н 2 РО 4) 2 .Н 2 О — белый порошок, растворимый в воде.

Дибутилфталат С 6 Н 4 (СООС 4 Н 9) 2 (бутиловый эфир фталевой кислоты) — бесцветная жидкость с фруктовым запахом, малораcтворимая в воде. Органический растворитель и репеллент.

Дигидроортофосфат аммония NH 4 H 2 PO 4 — бесцветное крис-таллическое вещество, растворимое в воде. Удобрение (диаммо-фос).

Диметцлфталат С 6 Н 4 (СООСН 3) 2 (метиловый эфир фталевой кислоты) — бесцветная летучая жидкость. Органический растворитель и репеллент.

Железный купорос (гептагидрат сульфата железа) F е S О 4 .7Н 2 О — зеленоватые кристаллы, растворимые в воде. На воздухе постепен-но окисляется.

Железный сурик — оксид железа(III) Fe 2 O 3 с примесями. Мине-ральная краска красно-коричневого цвета.

Жёлтая кровяная соль (тригидрат гексацианоферрата (II) ка-лия) K 4 [ Fe (CN) 6 ].ЗН 2 О — светло-жёлтые кристаллы, раство-римые в воде. В XVIII в. получалась из отходов скотобоен, отку-да и название.

Жирные кислоты — карбоновые кислоты, содержащие 13 и боль-ше атомов углерода.

Кальцинированная сода , см. .

Камфора С 10 Н 16 О — бесцветные кристаллы с характерным запа-хом. Т пл. 179 °С, легко возгоняется при нагревании. Растворяется в органических растворителях, в воде малорастворима.

Канифоль — стеклообразное вещество жёлтого цвета. Т пл. 100— 140 °С, состоит из смоляных кислот — органических веществ цикли-ческого строения. Растворима в органических растворителях и ук-сусной кислоте, нерастворима в воде.

Карбонат аммония (NH 4) 2 CO 3 — бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, при нагревании разлагается.

Керосин — смесь углеводородов, получается при нефтепере-работке. Т кип. 150—300 °С. Топливо и органический раство-ритель.

Красная кровяная соль K 3 [ Fe (CN) 6 ] (гексацианоферрат (Ш) калия) — красные кристаллы, растворимые в воде. В XVIII в. получалась из отходов скотобоен, откуда и название.

Крахмал [С 6 Н 10 О 5 ] n — белый аморфный порошок, полисахарид. При длительном контакте с водой разбухает, превращается в клейстер, при нагревании образует декстрин. Содержится в картофеле, муке, крупах.

Лакмус — природное органическое вещество, кислотно-основный индикатор (синий в щелочной, красный в кислой среде).

Масляная кислота С 3 Н 7 СООН — бесцветная жидкость с непри-ятным запахом. Т кип. 163 °С.

Меркаптаны (тиоспирты) — органические соединения, содер-жащие группу SH , например, метилмеркаптан CH 3 SH . Обладают отвратительным запахом.

Метагидроксид железа FeO(OH) — буро-коричневый порошок, нерастворимый в воде, основа ржавчины.

Метасиликат натрия (нонагидрат) Na 2 SiO 3 .9Н 2 О — бесцветное вещество, хорошо растворимое в воде. Т пл. 47 °С, выше 100 °С теряет воду. Водные растворы (силикатный клей, растворимое стекло) имеют сильнощелочную реакцию из-за гидролиза.

Монооксид углерода (угарный газ) СО — газ без цвета и запаха, силь-ный яд. Образуется при неполном сгорании органических веществ.

Муравьиная кислота НСООН — бесцветная жидкость с резким за-пахом, неограниченно растворимая в воде, одна из самых сильных органических кислот. Т кип. 100,7 °С. Содержится в выделениях насекомых, в крапиве, хвое. Образует соли — формиаты.

Нафталин С 10 Н 8 — бесцветное кристаллическое вещество с рез-ким характерным запахом, нерастворимое в воде. Возгоняется при 50 °С. Ядовит.

Нашатырный спирт — 5-10%-й водный раствор аммиака.

Ненасыщенные (непредельные) жирные кислоты — жирные кислоты, в молекулах которых есть одна или несколько двойных связей.

Полисахариды — углеводы сложного строения (крахмал, целлюлоза и др.).

Пропан С 3 Н 8 — бесцветный горючий газ, углеводород.

Пропионовая кислота С 2 Н 5 СООН — бесцветная жидкость, рас-творимая в воде. Т кип. 141 °С. Слабая кислота, образует соли — пропионаты.

Простой суперфосфат — смесь растворимого в воде дигидроор-тофосфата кальция Са(Н 2 РО 4) 2 .Н 2 О и нерастворимого сульфата кальция CaSO 4.

Резорцин С 6 Н 4 (ОН) 2 — бесцветные кристаллы с характерным запахом, растворимые, в воде и этиловом спирте. Т пл. 109 — 110 °С

Салициловая кислота НОС 6 Н 4 СООН — бесцветное кристалличе-ское вещество, малорастворимое в холодной воде, хорошо растворимое в этиловом спирте. Т пл. 160 °С.

Сахароза С 12 Н 22 О 11 — бесцветное кристаллическое вещество, хо-рошо растворимое в воде. Т пл. 185 °С.

Свинцовый сурик Рb 3 О 4 — мелкокристаллическое вещество крас-ного цвета, нерастворимое в воде. Сильный окислитель. Пигмент. Ядовит.

Сера S 8 — кристаллическое вещество жёлтого цвета, нераствори-мое в воде. Т пл. 119,3 °С.

Серная кислота H 2 SO 4 — бесцветная маслообразная жидкость без запаха, неограниченно растворимая в воде (с сильным разогревани-ем). Т кип. 338 °С. Сильная кислота, едкое вещество, образует соли — сульфаты и гидросульфаты.

Серный цвет — тонко измельчённый порошок серы.

Сероводород H 2 S — бесцветный газ с запахом тухлых яиц, раство-римый в воде, образуется при разложении белков. Сильный восста-новитель. Ядовит.

Силикагель (полигидрат диоксида кремния) n SiO 2 · m H 2 O — бес-цветные гранулы, нерастворимые в воде. Хороший адсорбент (поглотитель) влаги.

Тетрахлорид углерода (четырёххлористый углерод) ССl 4 — бес-цветная жидкость, нерастворимая в воде. Т кип. 77 °С. Растворитель. Ядовит.

Тетраэтилсвинец Рb(С 2 Н 5) 4 — бесцветная горючая жидкость. Добавка к автомобильному топливу (в количестве до 0,08%). Ядовит.

Триполифосфат натрия Na 3 P 3 O 9 — бесцветное твёрдое вещество, неограниченно растворимое в воде, водные растворы имеют щелочную среду из-за гидролиза.

Углеводороды — органические соединения состава C x H y (напри-мер, пропан С 3 Н 8 , бензол С 6 Н 6).

Угольная кислота Н 2 СО 3 — слабая кислота, существует только в водном растворе, образует соли — карбонаты и гидрокарбонаты.

Уксусная кислота СН 3 СООН — бесцветная жидкость. Кристаллизуется при 17°С. Неограниченно растворима в воде и эти-ловом спирте. «Ледяная» уксусная кислота содержит 99,8% СН 3 СООН.

Уксусный альдегид , см. .

Фруктоза (фруктовый сахар) С 6 Н 12 О 6 .Н 2 О — моносахарид, бес-цветное кристаллическое вещество, растворимое в воде. Т пл. около 100 °С. Слаще сахарозы в полтора раза, содержится в плодах, нектаре цветов, мёде.

Фтороводород HF — бесцветный газ с удушливым запахом, хо-рошо растворим в воде с образованием фтороводородной (плавиковой) кислоты.

Цитраты — соли лимонной кислоты.

Щавелевая кислота (дигидрат) Н 2 С 2 О 4 .2H 2 O — бесцветное кри-сталлическое вещество, растворимое в воде. Возгоняется при 125 °С. Содержится в щавеле, шпинате, кислице в виде калиевой соли.

Этилацетат (уксусноэтиловый эфир) СН 3 СООС 2 Н 5 — бесцвет-ная жидкость с фруктовым запахом, малорастворимая в воде. Т кип. 77 °С.

Этиленгликоль С 2 Н 4 (ОН) 2 — бесцветная вязкая жидкость, неограни-ченно растворимая в воде. Т пл. 12,3 °С, Т кип. 197,8 °С. Ядовит.

Этиловый спирт (этанол, винный спирт) С 2 Н 5 ОН — бесцветная жидкость, неограниченно растворяется в воде. Т кип. 78 °С. Применяется как растворитель и консервант. В больших дозах — силь-ный яд.

Эфиры — органические вещества, включающие фрагменты спир-тов либо спиртов и кислот, соединённые через атом кислорода.

Яблочная (оксиянтарная) кислота СН(ОН)СН 2 (СООН) 2 — бес-цветное кристаллическое вещество, растворимое в воде. Т пл. 100 °С.

Янтарная кислота (СН 2) 2 (СООН) 2 — бесцветное кристалличе-ское вещество, растворимое в воде. Т пл. 183 °С. Образует соли — сукцинаты.

Все химические вещества можно подразделить на два типа: чистые вещества и смеси (рис. 4.3).

Чистые вещества имеют постоянный состав и вполне определенные химические и физические свойства. Они всегда гомогенны (однородны) по составу (см. ниже). Чистые вещества в свою очередь подразделяются на простые вещества (свободные элементы) и соединения.

Простое вещество (свободный элемент)-это чистое вещество, которое не поддается разделению на более простые чистые вещества. Элементы принято подразделять на металлы и неметаллы (см. гл. 11).

Соединение-это чистое вещество, состоящее из двух или нескольких элементов, связанных между собой в постоянных и определенных отношениях. Например, соединение диоксид углерода (CO2) состоит из двух элементов - углерода и кислорода. Диоксид углерода неизменно содержит 27, 37% углерода и 72,73% кислорода по массе. Это утверждение в равной мере относится к образцам диоксида углерода, полученным на Северном полюсе, Южном полюсе, в пустыне Сахара или на Луне. Таким образом, в диоксиде углерода углерод и кислород всегда связаны в постоянном и строго определенном отношении.

Рис. 4.3. Классификация химических веществ

Смеси-это вещества, состоящие из двух или нескольких чистых веществ. Они имеют произвольный состав. В некоторых случаях смеси состоят из одной фазы и тогда называются гомогенными (однородными). Примером гомогенной смеси являются растворы. В других случаях смеси состоят из двух или нескольких фаз. Тогда они называются гетерогенными (неоднородными). Примером гетерогенных смесей является почва.

Типы частиц. Все химические вещества-простые вещества (элементы), соединения или смеси-состоят из частиц одного из трех типов, с которыми мы уже познакомились в предыдущих главах. Этими частицами являются:

• атомы (атом состоит из электронов, нейтронов и протонов, см. гл. 1; атом каждого элемента характеризуется определенным числом протонов в его ядре, и это число называется атомным номером соответствующего элемента);
• молекулы (молекула состоит из двух или нескольких атомов, связанных между собой в целочисленном отношении);
• ионы (ион представляет собой электрически заряженный атом или группу атомов; заряд иона обусловлен присоединением или потерей электронов).

Элементарные химические частицы. Элементарная химическая частица-это любой химически или изотопически индивидуальный атом, молекула, ион, радикал, комплекс и т.п., поддающийся идентификации как отдельная видовая единица. Совокупность одинаковых элементарных химических частиц образует химический вид. Химические названия, формулы и уравнения реакций могут относится в зависимости от контекста либо к элементарным частицам, либо к химическим видам*. Введенное выше понятие химическое вещество относится к химическому виду, который может быть получен в достаточном количестве, допускающем обнаружение его химических свойств.

• все металлы;
• многие неметаллы (инертные газы, C , Si , B , Se , As , Te ).

Из молекул состоят:

• практически все органические вещества;
• небольшое число неорганических: простые и сложные газы (H 2 , O 2 , O 3 , N 2 , F 2 , Cl 2 , NH 3 , CO , CO 2 , SO 3 , SO 2 , N 2 O , NO , NO 2 , H 2 S ), а также H 2 O , Br 2 , I 2 и некоторые другие вещества.

Из ионов состоят:

• все соли;
• многие гидроксиды (основания и кислоты).

Состоят из атомов или молекул, – из молекул или ионов. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ – из различных атомов.

Закон постоянства состава

Закон постоянства состава был открыт Ж. Прустом в 1801 году:

Всякое вещество, независимо от способа его получения, имеет постоянный качественный и количественный состав.

К примеру, оксид углерода СО 2 можно получить несколькими способами:

• С + O 2 = t = CO 2
• MgCO 3 +2HCl = MgCl 2 + H 2 O +CO 2
• 2CO + O 2 = 2CO 2
• CaCO 3 = t = CaO + CO 2

Однако, независимо от способа получения, молекула СО 2 всегда имеет один и тот же состав : 1 атом углерода и 2 атома кислорода.

Важно помнить:

• Обратное утверждение, что определенному составу отвечает определенное соединение , неверно . К примеру, диметиловый эфир и этиловый спирт имеют одинаковый качественный и количественный состав, отраженный в простейшей формуле С 2 Н 6 О , однако они являются различными веществами, так как имеют различное строение. Их рациональные формулы в полуразвернутом виде будут разными:

1. СН 3 – О – СН 3 (диметиловый эфир);
2. СН 3 – СН 2 – ОН (этиловый спирт).

• Закон постоянства состава строго применим лишь к соединениям с молекулярной структурой (дальтонидам ). Соединения с немолекулярной структурой (бертоллиды ) часто имеют переменный состав.

Химический состав сложных веществ и механических смесей

Сложное вещество (химическое соединение) – это вещество, состоящее из атомов различных химических веществ.

Основные признаки химического соединения:

• Однородность;
• Постоянство состава;
• Постоянство физических и химических свойств;
• Выделение или поглощение при образовании;
• Невозможность разделения на составные части физическими методами.

В природе нет абсолютно чистых веществ. В любом веществе имеется хотя бы ничтожный процент примесей. Поэтому на практике всегда имеют дело с механическими смесями веществ. Однако, если содержание одного вещества в смеси значительно превосходит содержание всех остальных, то условно считается, что такое вещество является индивидуальным химическим соединением .

Допустимое содержание примесей в веществах, выпускаемых промышленностью, определяется стандартами и зависит от марки вещества.

Общепринята следующая маркировка веществ:

• техн – технический (в своем составе может иметь до 20%; примесей);
• ч – чистый;
• чда – чистый для анализа;
• хч – химически чистый;
• осч – особой чистоты (допустимая норма примесей в составе – до 10 -6 % ).

Вещества, образующие механическую смесь, называются компонентами. При этом вещества, масса которых составляет большую часть от массы смеси, называют основными компонентами , а все остальные вещества, образующие смесь – примесями .

Отличия механической смеси от химического соединения:

• Любую механическую смесь можно разделить на составные части физическими методами, основанными на различии плотностей , температур кипения и плавления , растворимости , намагничиваемости и других физических свойств компонентов, образующих смесь (например, смесь древесных и железных опилок можно разделить с помощью Н 2 О или магнита);
• Непостоянство состава;
• Непостоянство физических и химических свойств;
• Неоднородность (хотя смеси газов и жидкостей могут быть однородны, к примеру – воздух).
• При образовании механической смеси не происходит выделения и поглощения энергии.

Промежуточное положение между механическими смесями и химическими соединениями занимают растворы:

Как и для химических соединений, для растворов характерна:

• однородность;
• выделение или поглощение теплоты при образовании раствора.

Как и для механических смесей, для растворов характерна:

• легкость разделения на исходные вещества физическими методами (например, выпариванием раствора поваренной соли, можно получить отдельно Н 2 О и NaCl );
• непостоянство состава – их состав может меняться в широких пределах.

Химический состав по массе и по объему

Состав химических соединений, а также состав смесей различных веществ и растворов выражают в массовых долях (массовых %), а состав смесей жидкостей и газов, кроме того, в объемных долях (объемных %).

Состав сложного вещества, выраженный через массовые доли химических элементов, называется составом вещества по массе.

Например, состав Н 2 О по массе:

То есть, можно сказать, что химический состав воды (по массе): 11,11% водорода и 88,89% кислорода.

Массовая доля компонента в механической смеси (W) – это число, показывающую, какую часть смеси составляет масса компонента от общей массы смеси, принятой за единицу или 100%.

W 1 = m 1 /m (cм.) , m (см.) = m 1 + m 2 + …. mn,

Где m 1 – масса 1-го (произвольного)компонента, n – число компонентов смеси, m 1 … m n – массы компонентов, образующих смесь, m (cм.) – масса смеси.

Например, массовая доля основного компонента :

W (осн. комп) = m (осн. комп) / m (см.)

Массовая доля примеси:

W (прим.) = m (прим) /m (см.)

Сумма массовых долей всех компонентов, образующих смесь равна 1 или 100% .

Объемная доля газа (или жидкости) в смеси газов (или жидкостей) – это число, показывающее, какую часть по объему составляет объем данного газа (или жидкости) от общего объема смеси, принятого за 1 или за 100% .

Состав смеси газов или жидкостей, выраженный в объемных долях, называется составом смеси по объему .

Например, состав смеси сухого воздуха :

• По объему: W об ( N2) = 78,1% , W об (O2) = 20,9%
• По массе: W (N2) = 75,5% , W ( O2) = 23,1%

Этот пример наглядно демонстрирует, что во избежание путаницы, корректно будет всегда указывать, по массе или по объему указано содержание компонента смеси, ведь эти цифры всегда отличаются: по массе в воздушной смеси кислорода получается 23,1 % , а по объему – всего 20,9%.

Растворы можно рассматривать как смеси из растворенного вещества и растворителя. Поэтому их химический состав, как и состав любой смеси, можно выражать в массовых долях компонентов:

W (раств. в-ва) = m (раств. в-ва) /m (р-ра) ,

где

m (р-ра) = m (раств. в-ва) + m (растворителя)

или

m (р-ра) = p (р-ра)· V (р-ра)

Состав раствора , выраженный через массовую долю растворенного вещества (в % ), называется процентной концентрацией этого раствора.

Состав растворов жидкостей в жидкостях (например, спирта в воде, ацетона в воде) удобнее выражать в объемных долях:

W об % (раств. ж) = V (раств.ж) · V (р-ра) ·100% ;

где

V (р-ра) = m (р-ра) /p (р-ра)

или приближенно

V (р-ра) ≈ V (H2O) + V (раств. ж)

Например, содержание спирта в винно-водочных изделиях указывают не в массовых, а в объемных долях (% ) и называют эту цифру крепостью напитка.

Состав растворов твердых веществ в жидкостях или газов в жидкостях в объемных долях не выражают.

Химическая формула, как отображение химического состава

Качественный и количественный состав вещества отображают с помощью химической формулы . К примеру, карбонат кальция имеет химическую формулу «CaCO 3 » . Из этой записи можно почерпнуть следующую информацию:

• Количество молекул – 1 .
• Количество вещества – 1 моль .
• Качественный состав (какие химические элементы образуют вещество) – кальций, углерод, кислород.
• Количественный состав вещества:

1. Число атомов каждого элемента в одной молекуле вещества: молекула карбоната кальция состоит из 1 атома кальция , 1 атома углерода и 3 атомов кислорода .
2. Число молей каждого элемента в 1 моле вещества: В 1 моль СаСО 3 (6,02 ·10 23 молекулах) содержится 1 моль (6,02 ·10 23 атомов) кальция , 1 моль (6,02 ·10 23 атомов) углерода и 3 моль (3·6,02·10 23 атомов) химического элемента кислорода )

• Массовый состав вещества:

1. Масса каждого элемента в 1 моле вещества: 1 моль карбоната кальция (100г) содержит химических элементов: 40г кальция , 12г углерода , 48г кислорода .
2. Массовые доли химических элементов в веществе (состав вещества в процентах по массе):

W (Ca) = (n (Ca) ·Ar (Ca))/Mr (CaCO3) = (1·40)/100= 0,4 (40%)

W (C) = (n (Ca) ·Ar (Ca))/Mr (CaCO3) = (1·12)/100= 0,12 (12%)

W (О) = (n (Ca) ·Ar (Ca))/Mr (CaCO3) = (3·16)/100= 0,48 (48%)

• Для вещества с ионной структурой (соли, кислоты, основания) – формула вещества дает информацию о числе ионов каждого вида в молекуле, их количестве и массе ионов в 1 моль вещества :

1. Молекула СаСО 3 состоит из иона Са 2+ и иона СО 3 2-
2. 1 моль (6,02·10 23 молекул) СаСО 3 содержит 1 моль ионов Са 2+ и 1 моль ионов СО 3 2- ;
3. 1 моль (100г) карбоната кальция содержит 40г ионов Са 2+ и 60г ионов СО 3 2- ;

Список литературы:

Химические вещества по определению представляют собой некоторую опасность, если неправильно их использовать и не соблюдать меры предосторожности. Чтобы точно знать, что можно ожидать от того или иного вещества, существуют классификации химических веществ по степени опасности.

Согласно установленным требованиям ГОСТ 12.1.007-76 химические вещества разделены на четыре класса по уровню токсичности и их воздействию на живые организмы, в частности на людей и животных. Класс опасности зависит от таких факторов, как ПДК, КВИО, средняя смертельная доза при нанесении на кожу или попадании в желудок. Еще один документ, регулирующий уровень опасности химических веществ, – это СанПиН 2.1.4. 1074-01.

Классификация химически опасных веществ

1-й класс опасности

1-й класс опасности. Это чрезвычайно опасные вещества , ПДК которых составляет менее 0,1. Доза при попадании в желудок для достижения летального исхода составляет менее 15 мг/кг какого-либо вещества, относящегося к этому классу токсичности. Для летального исхода при попадании на кожу достаточно всего 100 или менее миллиграммов такого вещества на килограмм. Вышеуказанные дозы в ходе экспериментов привели к гибели более половины подопытных животных. В таблицах обозначаются как ЛД 50 (пероральная) и ЛД 50 (кожная).

Следующий, самый важный, показатель токсичности и опасности вещества – это его ПДК, или предельно допустимая концентрация. ПДК чрезвычайно опасных веществ в атмосфере составляет около 0,1 миллиграмма на кубический метр. Коэффициент возможности ингаляционного отравления более 300, зона острого действия – 6,0, зона хронического действия – 10, зона биологического действия – более 1000.