ВСЯ ХИМИЯ С НУЛЯ! | Денис Марков | Умскул

Введение в химию Денис Марков представляет видео, подчеркивая его полезность для учащихся восьмых и девятых классов. Он подчеркивает свой опыт в преподавании химии и призывает зрителей подписаться на его канал на YouTube.

Ключевые темы в химии В этой главе рассматриваются атомная структура, элементы периодической таблицы Менделеева, степени окисления, валентность, типы химических связей, классификация веществ, реакции обмена с ионами и электролитическая диссоциация. Это также включает в себя решение химических задач, имеющих отношение к подготовке к экзаменам.

Атомная структура Атомы состоят из положительно заряженного ядра, окруженного отрицательно заряженными частицами. Ядро содержит протоны и нейтроны, в то время как окружающими частицами являются электроны. Масса протона вносит свой вклад в положительный заряд атома, в то время как масса нейтрона увеличивает его общую массу.

Химические элементы Элементы определяются по их атомному номеру и располагаются в периодической таблице Менделеева в зависимости от их ядерного заряда. Каждый элемент имеет атомы с равным количеством протонов в ядрах, определяющих его химические свойства.

Электронная конфигурация Электроны занимают энергетические уровни внутри электронных оболочек вокруг ядра, организованные в подуровни и орбитали в соответствии с принципами квантовой химии. Последовательность заполнения соответствует определенным правилам: сначала заполняются орбитали с наименьшей энергией; каждая орбиталь может содержать два электрона с противоположными спинами; более высокие энергетические уровни заполняются только после того, как более низкие будут заполнены полностью.

Электронные конфигурации конкретных атомов 'Бор' (5-й атомный номер) и 5 протонов/электронов/атомная структура аналогична углерода, но на один меньше электронов на более высоком уровне, чем азота из-за гораздо меньшее число электронов, доступных для склеивания.'Азот' (7-й порядковый номер) заполняется до 2 оболочки является полное затем начинается добавление на следующий уровень'.Кислорода (8-й атомный номер) завершает второй снаряд перед началом третьей оболочки.Фтор'(9-й атомный нет.) не хватает одного электрона до завершения Второй и третий снаряды с указанием высокая электроотрицательность как она добивается другой электронной стабильности'.Неон'(10-го.нет.) полностью занимает обе сокровенные и оболочек внешнего, что делает его химически инертных или благородных газов.

Ядерный заряд против электронов Заряд ядра равен количеству протонов, которое также соответствует количеству окружающих электронов, что приводит к электрон-нейтральности.

Понимание периодической таблицы Менделеева и атомной структуры Периодическая таблица химических элементов, также известная как таблица Менделеева, представляет собой систему классификации, устанавливающую зависимость различных свойств от заряда их атомного ядра. Она состоит из двух групп: основной и подгрупп. Периоды могут быть короткими или длинными; например, начиная с четвертого периода и далее они растягиваются на два ряда.

Числовая группа соответствует количеству электронов во внешней оболочке (применимо к подгруппе). Например, натрий имеет 11 электронов, что помещает его в период 3 и группу A1. Это правило работает для большинства элементов, за исключением тех, которые редко затрагиваются, таких как подгруппа B в группе B.

Периодический закон Периодический закон гласит, что свойства элементов и их соединений зависят от заряда их ядер, что приводит к периодическому повторению этих свойств. Это наглядно представлено таблицей Менделеева, где элементы со сходными характеристиками периодически повторяются.

Электроотрицательность и металличность Электроотрицательность относится к способности атома притягивать дополнительные электроны, в то время как металлические и неметаллические свойства можно определить с помощью таблицы Менделеева. Например, сравнение азота и кислорода показывает, что кислород обладает более высокой электроотрицательностью из-за своего положения в таблице.

Усиление неметаллических свойств Чтобы усилить неметаллические свойства простых соединений, мы рассматриваем фтор как обладающий наиболее сильными неметаллическими свойствами. Расположив бор, кислород, углерод от самого слабого (бор) к самому сильному (кислород), мы можем определить, какой элемент обладает более сильными неметаллическими свойствами, основываясь на близости к фтору.

Валентность и степень окисления Мы учимся составлять формулы соединений, понимаем валентность как количество связей, которые атом может образовать или уже имеет в соединении. Например, водород всегда имеет постоянную валентность, равную 1, в то время как кислород обычно имеет степень окисления -2.

Переменные валентности и составные формулы Соединения с переменной валентностью указаны в их формулах. Формула оксида железа - Fe2O3, где железо имеет степень окисления +3. Сумма степеней окисления равна нулю для нейтральных молекул, таких как H2O (кислород: -2; водород: +1). Металлы имеют фиксированную валентность (+1 для металлов группы 1А) и фиксированную степень окисления (+2 для металлов группы 2А).

Правила определения степеней окисления Существует семь основных правил для определения общей суммы всех окислительных состояний внутри молекулы или иона. Простые вещества имеют степень окисления, равную нулю (например, чистые элементы, такие как H = 0). Ионы металлов, относящиеся к определенной группе, проявляют специфические одновалентные (-1/+7) и двухвалентные (+/-8) свойства.

Химические связи Химические связи важны для химических свойств веществ. Они образуются из-за перехода атомов в более стабильное энергетическое состояние, что приводит к образованию различных типов связей, таких как ковалентные, ионные, металлические и водородные связи.

Ковалентная связь Ковалентные связи делятся на полярные и неполярные категории. Неполярная ковалентная связь образуется между идентичными атомами через общую пару электронов. Полярная ковалентная связь включает в себя различные атомы неметалла с неодинаковым притяжением электронов из-за различий в их электроотрицательности.

Ионные и металлические связи Ионная связь возникает, когда металлы взаимодействуют с неметаллами, образуя ионы, которые притягиваются друг к другу из-за противоположных зарядов. Металлическое соединение предполагает, что металлы высвобождают электроны, которые могут свободно перемещаться внутри металлической решетки, позволяя им эффективно проводить тепло и электричество.

Классификация веществ Вещества подразделяются на две основные группы: простые вещества и сложные вещества. Простые вещества состоят из отдельных атомов, такие как неметаллы, такие как фосфор, и металлы, такие как калий. Сложные вещества включают оксиды, кислоты, соли и бинарные соединения.

Отличие металлов от неметаллов Металлы можно отличить от неметаллов, используя периодическую таблицу Менделеева. Все элементы справа и выше водорода являются неметаллами; все, что ниже и слева, является металлом, за исключением подгруппы, которая ведет себя по-другому.

Свойства металлов Металлы хорошо проводят тепло/электричество, имеют металлический блеск в твердом состоянии при нормальных условиях, проявляют пластичность (могут изменять форму при расплавлении), благодаря своим свойствам использовались в средневековых алхимических экспериментах.

Свойства неметаллов "Неметаллы" обладают разнообразными свойствами, но обладают высокой электроотрицательностью, сильно притягивающей электроны; они занимают только определенные подгруппы в периодической таблице Менделеева со степенями окисления в широком диапазоне (от -4 до +7).

Классификация оксидов Оксиды делятся на основные (металлические) оксиды с положительными степенями окисления (+1 или +2), которые в основном встречаются среди металлов, и кислые (неметаллические) оксиды, где кислород имеет степень окисления -2

Химические против Физических процессов В химии процессы изменяют состав веществ, в то время как в физике процессы не изменяют состав вещества. Химические реакции включают перегруппировку атомов с образованием новых веществ с отчетливыми признаками, такими как запах, излучение света, изменение цвета, выпадение осадков или выделение тепла.

Классификация химических реакций Химические реакции можно классифицировать на реакции сочетания (образования), разложения (пробоя), вытеснения (замещения) и обмена в зависимости от того, как вещества взаимодействуют и трансформируются в процессе реакции.

Сохранение атомов в реакциях Атомы не могут исчезнуть во время реакции; они должны оставаться и сохраняться. Это означает, что масса веществ, вступающих в реакцию, должна равняться массе веществ, образующихся в результате. Чтобы сбалансировать реакции, коэффициенты помещаются перед веществами для обеспечения сохранности.

Уравновешивающие химические уравнения Коэффициенты (большие числа) используются для уравновешивания химических уравнений путем регулировки количества атомов с каждой стороны. Например, если до реакции был 1 атом хрома и 2 после, мы устанавливаем коэффициент, подобный "2" для хрома, чтобы уравновесить его с коэффициентом кислорода ("3/2"). Цель состоит в том, чтобы иметь коэффициенты целых чисел, обеспечивая при этом сохранение.

Электролитическая диссоциация Электролитическая диссоциация - это процесс расщепления электролитов на ионы. Электролиты - это вещества, которые могут проводить электрический ток при растворении в воде, и они производят положительно или отрицательно заряженные частицы, называемые катионами и анионами.

Классификация электролитов Сильные электролиты включают растворимые соли, щелочи и некоторые сильные кислоты. Слабые электролиты либо частично диссоциируют, либо имеют низкую растворимость в воде. Вещества, не содержащие электролитов, не ионизируются при растворении.

Реакции ионного обмена В видеоролике обсуждаются реакции ионного обмена и их влияние на электролитическую диссоциацию. В нем объясняется, как протекает реакция в растворе, на примере растворения хлорида натрия (поваренной соли) в воде с образованием ионов натрия и хлора.

Виды ионного обмена В видео рассматриваются различные типы ионного обмена путем добавления нитрата серебра в раствор, в результате чего образуется хлорид серебра в виде нерастворимого осадка. Это также демонстрирует реакцию калия с хлором с образованием растворимого хлорида калия, иллюстрирующего сильные электролиты, которые полностью диссоциируют.

Написание ионных уравнений для реакций ионного обмена В этой главе рассматривается написание ионных уравнений для реакций ионного обмена с использованием таких примеров, как реакция меди с сероводородом с образованием сульфида меди в виде твердого осадка. Этот процесс включает идентификацию растворенных веществ и сведение их к полным или упрощенным ионным уравнениям на основе их свойств растворимости.

Химические свойства оксидов, оснований и кислот Оксиды вступают в реакцию с водой с образованием растворимых соединений. Например, оксид натрия вступает в реакцию с водой с образованием гидроксида натрия.

Реакции основных оксидов Основные оксиды растворимы в воде и хорошо реагируют. Однако оксид меди неэффективно реагирует с водой из-за своей нерастворимости.

Реакции кислых оксидов Кислые оксиды, такие как триоксид серы (SO3), соединяются с водой с образованием серной кислоты (H2SO4). Диоксид кремния является исключением, поскольку он образует оксигидроксид кремния, который нерастворим в воде.

Сильные и слабые кислоты в сравнении Основы "Кремниевая" кислота выделяется тем, что она нерастворима в присутствии "воды". Следует помнить о сильных кислотах, таких как хромовая или хлористоводородная кислоты, а также о соответствующих им оксидах.

Реакции нейтрализации Реакция между щелочами и кислотами приводит к образованию нейтрального раствора с образованием солей.

Реакции ионного обмена "Растворимые" соли могут подвергаться реакциям ионного обмена при растворении в "воде", что приводит к образованию осадков, если оба вещества также растворимы

Химические уравнения и рецепты В видео рассматриваются химические уравнения как рецепты реакций. В нем используется пример рецепта приготовления любимого торта с 4 бананами, 3 коржами и сгущенным молоком.

Пропорции при приготовлении торта Рассчитайте ингредиенты, необходимые для приготовления 5 коржей, используя пропорции: потребуется 20 бананов, 15 коржей и три банки сгущенного молока.

Рецепт торта Дениса Денис хочет приготовить торт всего из 0,8 кг бананов, но у него избыток других ингредиентов. Задача состоит в том, чтобы определить, сколько пирожных он сможет испечь, если все остальные ингредиенты будут в избытке.

Формулы химических реакций "Формирование формул" при взаимодействии гидроксида магния с соляной кислотой приводит к образованию хлорида магния (MgCl2) и воды (H2O). Этот процесс включает в себя приведение в соответствие химических уравнений, основанных на атомных массах из таблицы Менделеева.