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,
m(соли)=7.92г
m(осадка)=26.46г
m(C₆H₁₂)=33.6г
Найти:
m(C₆H₅OH,C₆H₅NH₂,C₆H₆)-?
Решение:
m(C₆H₅OH,C₆H₅NH₂,C₆H₆)=m(C₆H₅OH)+m(C₆H₅NH₂)+m(C₆H₆)
1)
C₆H₅OH+KOH--->C₆H₅OK+H₂O
C₆H₅NH₂+KOH≠
C₆H₆+KOH≠
m(C₆H₅OK)=7.92г
M(C₆H₅OK)=132г/моль
M(C₆H₅OH)=94г/моль
m(C₆H₅OH)=m(C₆H₅OK)*M(C₆H₅OH)/M(C₆H₅OK)=7.92*94/132=5.64г
2)
C₆H₆+3H₂--->C₆H₁₂
m(C₆H₁₂)=33.6г
M(C₆H₁₂)=84г/моль
M(C₆H₆)=78г/моль
m(C₆H₆)=m(C₆H₁₂)*M(C₆H₆)/M(C₆H₁₂)=33.6*78/84=31.2г
3)
С₆H₅OH+3Br₂--[H₂O]-->C₆H₂Br₃OH↓+3HBr
C₆H₅NH₂+3Br₂--[H₂O]-->C₆H₂Br₃NH₂↓+3HBr
C₆H₆+Br₂--->C₆H₅Br+HBr
M(C₆H₂Br₃OH)=331г/моль
M(C₆H₂Br₃NH₂)=330г/моль
M(C₆H₅NH₂)=93г/моль
Нам уже известно ,что в смеси было 5.64г фенола,тогда выпало 5.64/94*331=19.86г осадка [m(C₆H₂Br₃OH)=19.86г].
m(осадка)=m(C₆H₂Br₃OH)+m(C₆H₂Br₃NH₂)
m(C₆H₂Br₃NH₂)=m(осадка)-m(C₆H₂Br₃OH)=26.46-19.86=6.6г
m(C₆H₅NH₂)=m(C₆H₂Br₃NH₂)*M(C₆H₅NH₂)/M(C₆H₂Br₃NH₂)=6.6*93/330=1.86г
4)
m(C₆H₅OH,C₆H₅NH₂,C₆H₆)=5.64+1.86+31.2=38.7≈39г
ответ: 39г.