Некоторые непонятные задачи и примеры из школьной химии

[Serega Priazovie]

Здравствуйте дорогие друзья!
Прошлая моя тема, в которой я задавал вопросы закрыта, из-за поднятия там вопросов о ВВ.
Поскольку я изучаю химию, то по ходу у меня накопились новые вопросы, которые понять самостоятельно я пока не в состоянии. Поэтому я открываю новую тему, в которой я постараюсь не задевать пиротехнику и ВВ.
Вот какие вопросы у меня появились.

1. Мне непонятно, что это:
"...точно такая же молекула $H$ может образовываться и по-другому, если взаимодействовать между собой дудут катион водорода $H^+$ (у него нет ни одного электрона, а только пустая атомная орбиталь) и анион $H^-$, у которого имеется пара электронов
$H^+ +H^- =H_2$"

Прежде всего я чего-то тут не допонимаю. Я мыслю так - галогены агрессивно присоединяют например к себе атомы водорода. Щелочные и щелочноземельные металлы менее агрессивно. А при соединении электронов $H$ и $H$ между собой образуются ковалентная неполярная связь. - откуда же тут может появится + или -, если электроотрицательность при их соединениях отсутствует - этого я никак не пойму.

2.Вот фраза, которая поставила меня в тупик:
"Завершенные оболочки, как мы помним, устойчивее незавершенных. Таким образом, суммарная энергия новой системы – молекулы водорода – оказывается гораздо ниже суммарной энергии двух несвязанных атомов водорода. Избыток энергии при этом выделяется в виде теплоты".
Взята отсюда http://www.hemi.nsu.ru/ucheb132.htm

Значит мне непонятно - при ковалентной неполярной связи двух атомов водорода энергии становится меньше или больше? Прошу объяснить мне эту цитату из учебника. Я её не понимаю. Откуда берётся избыток энергии, если молекулам водорода самим не хватает энергии???

3. Если вода обозначается $H_2 O$, то как будет обозначатся солёная вода?

4. Равно ли число протонов числу атомов. Если нет, то почему пишется, что порядковый номер элементов равен числу протонов в ядре? Или может быть протонов может быть больше в атоме, чем электронов и чем нейтронов.
Это я не пойму.
Очень жду ваших ответов.

[gris]

1. Поанализируйте реакцию гидролиза гидрида кальция. Там как раз такой случай.
2. Энергии становится столько же. Излишек выделяется в виде тепла. Зато теперь для диссоциации молекулярного водорода нужно его сильно нагревать.
3. Что такое солёная вода? Если это раствор поваренной соли, то при обычных условиях это компот из ионов. Химического вещества "солёная вода" не существует, а значит и не существует соответствующей химической формулы.
4. Количество протонов в природе больше, чем количество атомов, так как многие атомы содержат больше одного протона, а атомов без протонов не существует.

[Serega Priazovie]

gris
Дорогой товарищ! Спасибо, что Вы мне помогали в математике. Но тут Ваши ответы для меня сложны:
1. Ещё у меня не тот уровень, чтобы что-то анализировать. Мой уровень в химии пока что - круглый 0.
2. Вообще не понятен мне Ваш ответ по этому пункту.
3. Не может быть. Мы увидим солёную воду в стакане например, или в океане - и что - никак её нельзя обозначить?
4. Понятно. Ну а какое отношение тогда числа электронов к числу протонов? И чего больше - протонов или нейтронов? Электронов или нейтронов?
Каждая ли молекула включает в себя атомы или есть неделимые молекулы? Роль нейтронов в молекуле.

[gris]

Если Вы взялись изучать химию с нуля, то некоторые вещи будут действительно сложноваты вначале. Это касается и строения электронных оболочек, и особенностей химических связей. Выхватывать отдельные вопросы и пытаться их объяснить на пальцах, с помощью бытовых аналогий, дело может быть и интересное с точки зрения популяризаторства, но абсолютно никчёмное для глубокого усвоения предмета. Да и такие объяснения чаще всего неверны, хотя годятся для школьников с целью пробуждения интереса к науке. Но Вам нужно взять хороший учебник, засесть за него и потратить на изучение часов 60 в течении месяца.

Вода в океане обозначается словосочетанием "океанская вода", а уточняется это понятие перечислением растворённых в воде соединений с указанием их концентраций.
Число электронов в электрически нейтральном атоме равно числу протонов в его ядре. Число протонов равно атомному (порядковому) номеру элемента. Исторически в начале порядковым номером элемента назывался его номер по порядку в таблице Менделеева, когда о ядре и протонах были лишь смутные догадки. Но потом было открыто, что это не случайное совпадение.

[Serega Priazovie]

gris
Спасибо за ответ!
Я учусь по учебнику. И мои вопросы никак не отрывочные сведения.
Всё таки мне непонятен первый и второй вопрос. Прошу объяснить мне на школьном уровне знаний.

[gris]

Мне тоже непонятны Ваши вопросы. В них странно чередуются очень простые и очень сложные вещи. Ну типа как бы в математике человек просит объяснить метод решения дифференциального уравнения и попутно спрашивает, как к трём прибавить два.
1. В некоторых реакциях образуются и отрицательные и положительные ионы водорода. Они моментально образуют молекулу с ковалентной связью.
2. Опять же без квантовой механики понять все тонкости образования молекулы водорода невозможно. А на пальцах — Вы же сами написали, что в двух одиночных атомах водорода две неполные оболочки, а в молекуле две полные. На веру принимаем, что это энергетически более выгодно. Полная энергия молекулы меньше, чем сумма энергий двух атомов. По закону сохранения энергии, при образовании молекулы этот излишек выделяется в виде тепла. Но это так, на уровне 8-го класса. Возьмите хороший учебник, типа Ахметова для начала.

[Serega Priazovie]

gris
Спасибо! Я приблизительно понял.

gris в сообщении #597526 писал(а):

Мне тоже непонятны Ваши вопросы. В них странно чередуются очень простые и очень сложные вещи. Ну типа как бы в математике человек просит объяснить метод решения дифференциального уравнения и попутно спрашивает, как к трём прибавить два.

А происходит так потому, что я хочу знать всё и сразу.
Вот и получается, что я какую-то отдельную тему осваиваю и сразу могу понять её до уровня института.
А другую тему я не знаю вовсе - и начинаются простые вопросы по ней совмещаться со сложными по предыдущей.

[Munin]

Serega Priazovie в сообщении #597533 писал(а):

А происходит так потому, что я хочу знать всё и сразу.

А нельзя. Знания образуют систему. В этой системе одни вещи связаны с другими. Если вы читаете что-то сложное, но не усвоили чего-то простого, то вы на самом деле это сложное не понимаете. Хотя у вас легко может возникнуть иллюзия понимания. Эта иллюзия - один из главных врагов для любого человека, пытающегося научиться чему-то самостоятельно, и даже не самостоятельно, а под руководством преподавателя.

[Serega Priazovie]

Сейчас я вот в учебнике по химии за 8 класс зациклился на теме "Степень окисления". Вот непонятна мне эта тема и всё.
Смотрите:
-Правила вычисления степени окисления элементов:
1. "Степень окисления свободных атомов и атомов в составе простых веществ равна нулю"

Это мне понятно, т.к. простое вещество состоит из одного элемента - это не оксид и не кислота - это простой элемент сам по себе ещё не вступивший в реакцию с другим.

2. В сложном веществе алгебраическая сумма степени окисления всех атомов (с учётом индексов) равна нулю, а в сложном ионе - его заряду.
$H^+^1 N^+^5 O^-^2$
$(+1)*1+(+5)*1+(-2)*3=0$
$(S^+^6 O^-^2_4) ^-^2$
$(+6)*1+(-2)*4=-2$

...4. Для водорода $H^+^1$ (искл., с металлами $(-1)$ $MgH^-^1_2$
5. Для фтора $F^-^1$
6. Для кислорода $O^-^2$ (искл., $H_2 O^-^1_2$; $O^+^2 F_2$)

Вот со второго пункта мне непонятно абсолютно ничего - я не могу понять, какая связь, например, между окислением и валентностью элементов. И особенно непонятна мне степень окисления водорода. Я запутался прошу помощи с разъяснениями.
Это почти тот же первый вопрос - который я задавал сразу в первом своём сообщении.

[gris]

Степень окисления относится не элементу, а к атому в определённом химическом соединении, даже я бы сказал в структурной формуле. Пользуясь таблицами электроотрицательности можно вручную посчитать степени окисления атомов в разных соединениях. Степень окисления — условное число, помогающее расписывать окислительно-восстановительные реакции и давать соединениям правильные названия.
В простом веществе нулевая степень окисления связана с соображениями симметрии и является примером того, что она не связана с валентностью. Ну разве что максимальные степени того и другого по модулю равны.
Фтор самый электроотрицательный элемент и естественно побеждает в споре за электрон любой атом. Степень окисления всегда -1.
Водород имеет электроотрицательность меньше, чем у хлора, но больше, чем у калия. Поэтому степени окисления атомов водорода в соответствующих соединениях +1 и -1 и называются они по разному: хлористый водород и гидрид калия.
Для степеней окисления есть куча исключений.

[Serega Priazovie]

gris
Спасибо большое! Вот теперь мне уже становится понятнее, после Вашего ответа.
А то мне попалась таблица - "Валентность и степень окисления". И из этой таблицы я сделал вывод, что при любой связи химэлементов между собой, даже при ковалентной неполярной, валентности пропорциональны степеням окисления. Значит этот вывод неправильный.

gris в сообщении #597638 писал(а):

Водород имеет электроотрицательность меньше, чем у хлора, но больше, чем у калия. Поэтому степени окисления атомов водорода в соответствующих соединениях +1 и -1 и называются они по разному: хлористый водород и гидрид калия.

Вот это для меня не совсем понятно - почему это вдруг именно по отношению к хлору и калию водороду приписываются степени окисления +1 и -1. Неужели нет других элементов, где бы водород входил состав и образовывался гидрид или -истый водород??? Почему калий и хлор в данном случае эталонная величина по отношению к водороду?

[gris]

Пардон, я забыл написать слово "например". Возьмите таблицу электроотрицательности, нарисуйте побольше структурных формул неорганических веществ и потренируйтесь в определении степени окисления самых разнообразных атомов. Некоторые ставят стрелочки на палочках-связях, а потом подсчитывают баланс входящих и исходящих. Вообще, при изучении предмета надо решать побольше задач и выполнять побольше заданий.
Но надо понимать, что степени окисления и даже валентности это условность, формальность, хорошо работающая в простых случаях, позволяющая чисто формально решать многие задачи, расписывать реакции, но ничего не объясняющая. А в ряде случаев можно чисто для удобства жонглировать этими степенями окисления, присваивая их без особого основания. Работает и ладно.
Всё зависит на том, что Вы хотите от Вашего проекта по изучению химии.

[Serega Priazovie]

gris
Доброе утро, уважаемый! Я не когда не участвовал ни в каких проектах. Я начал изучение химии потому, что она мне нужна. Вот какая именно часть будет мне нужна - это пока ещё мне неизвестно, т.к. пока что с моим будущим полная неопределённость. Поэтому я должен знать все разделы хотя бы школьной химии и уметь решать все задачи и примеры. Человек я очень забывчивый. Потому мне гуманитарные науки даются с большим трудом. А вот решать задачи - это я очень люблю. Но пока что не все получается решить.
Вчера я нашёл очень интересное видео, где объясняется, что такое электроотрицательность и степень окисления. Это видео:
http://www.youtube.com/watch?v=SM4BxoCoHzk, да плюс Вы мне разъяснили - и так у меня складывается общая картина знаний.

Уже я научился расставлять коэфициенты в уравнениях. Но вот с определением валентности в элементах присутствует непонимание.
Кстати говоря и год назад я пытался повторить химию. Но тогда у меня не было интернета. А были эти книги - Рудзитиса, Фельдмана. По ним конечно, можно учиться. Но вот научиться по ним решать задачи и составлять уравнения химреакций - это фантастика. Потому, что учебники сухо объясняют материал, и расчитаны они и на помощь со стороны учителя и на дополнительное чтение. Сегодня у меня уже более широкие возможности - и я надеюсь, что я дойду до конца вместе с Вами и этим форумом в изучении школьной химии.

Появились у меня новые вопросы. Вот они:
1. Как определить валентности в соединении $CrCl$? Тут для меня очень сложно - ведь оба элемента с переменными валентностями.
2. Тот же вопрос для соединений $CuO$, $KI$, $MgS$.
Этот вопрос я упустил - видимо что-то не понял и недочитал. Или невнятно было объяснено в учебниках.
3. Непонятно условие одного из заданий. Вот оно:
Составьте бинарные формулы: а) бор и кислород, б) алюминий и хлор, в) литий и сера.
Я не пойму - что это такое бинарные формулы - какие они?
4. Всегда в соединениях, например $Al(OH)_2$, гидроксильная группа указывается в скобках. Я не пойму зачем нужны эти скобки.
5. написано, что у галогенов температура плавления=$-101$ градус, кипения $-34$ градуса.
Вопрос - а какое состояние вещества при комнотной температуре и что будет, если галогены внести например в температуру $+100$ градусов?
6. Мне непонятно - хлороводород и соляная кислота - это одно и то же вещество с формулой $HCl$ или нет?
7. Цитирую: "в соединениях кремния с углеродом, кремний проявляет высшую валентность, а углерод низшую".
Вот эта фраза для меня вообще непонятна. Ведь и у углерода и у кремния постоянная валентность $4$. Как она может быть у одного выше, у другого ниже, если она равна?
Очень жду Ваших ответов.

[gris]

Насчёт проектов — это я про себя Я планирую, подготавливаю, провожу, контролирую и завершаю десятки одновременных личных проектов. Такова технология жизни. Наверное, это не правильно
Но мне бывает тоже в голову иногда залетает мысль — изучить, скажем, некую науку. Я тогда поступаю так: нахожу 3-4 хороших учебника доступного уровня и отвожу некоторое время около месяца почти ежедневных занятий по два часа без какого-то плана. В конце месяца обычно туман рассеивается и можно планировать следующий этап проекта, либо отказаться по причине бесперспективности.
По химии есть куча хорошей литературы, и она приведена здесь, на форуме. Я по неорганической химии обычно пользуюсь для околошкольных вопросах учебником Ахметова. В нём есть совершенно чёткие и однозначные ответы на все Ваши вопросы.
1. Обычно рассматривают не валентности, а обсуждавшиеся нами степени окисления элементов. Для хрома характерны степени окисления +2,+3,+4,+6. В соединении с хлором проявляется +3 в хлориде хрома $\mathrm {Cr\,Cl_3}$, где у хлора степень окисления -1. Почему так? Для этого и Ахметова недостаточно, а не только школьного учебника. А ведь ещё бывают и гексахлорохроматы-ионы, но это уж и не вспомнишь на ходу.

2.То же самое. Открываем раздел по одному из элементов и смотрим, какие степени окисления и координационные числа характерны для каких соединений. Ведь существует много неустойчивых соединений, или существующих в определённых условиях.

3.Бинарная формула — формула соединения из двух элементов. Оксид бора $\mathrm {B_2\,O_3}$, хлорид алюминия $\mathrm {Al\,Cl_3}$ и т.д.

4.Потому, что это гидроксил это функциональная группа, определяющая химические свойства вещества. Их может быть несколько, и логичнее писать $\mathrm {Al\,(OH)_3}$, чем $\mathrm {Al\,O_3\,H_3}$

5. В своё время некоторые люди испытали на себе воздействие галогена хлора при комнатной температуре. Это зеленоватый газ, и я бы не посоветовал его нюхать.

6. Соляная кислота это раствор хлороводорода в воде.

7. Есть оксиды и кремния, и угоерода, где они двухвалентны.

Извините, не проверял написанное, так что могут быть ашыпке.

[Serega Priazovie]

Спасибо за Ваш ответ! Я очень рад, что такой Человек как Вы можете уделить внимание такому ученику как я.

gris в сообщении #597869 писал(а):

Насчёт проектов — это я про себя

Очень интересно какими Вы занимаетесь проектами? По какой тематике (отрасли)?

1.

gris в сообщении #597869 писал(а):

Для этого и Ахметова недостаточно, а не только школьного учебника. А ведь ещё бывают и гексахлорохроматы-ионы, но это уж и не вспомнишь на ходу.

Я и не сомневаюсь - ведь любая техническая наука сложна и может быть развёрнута в сознании полностью только у людей принадлежащих этой науке полностью же.
В моём же случае по многим понятиям, не входящим в школьную химию, достаточно иметь приблизительное концептуальное предположение, приближённое к гипотезе или аксиоме. Другое дело, когда это предположение такой ученик, как я, осознаёт чётко и видит из чего исходят основные положения теории и практики, и где они заканчиваются и начинается чистая наука (то есть то, что лежит в сфере понимания лишь человека с огромным научным опытом). Так вот имея хотя бы такие предположения можно двигаться дальше. А если тупо заучивать материал, не зная на чём основано то или иное, то знания быстро рассеиваются и институты выпускают овощи (БАКЛАжаНЫ и ПОмиДОРЫ). А если знать, из чего состоит мир, то можно спокойно владеть им. Вот - главное!

2. Я не понял Вашего ответа - что и где смотреть?
7. Так ведь в таблице постоянных валентностей указанно, что углерод и кремний имеют постоянную валентность 4. Или что-то Вы перепутали, или в таблице загвоздка.