Химия

DjVu

      ВВЕДЕНИЕ
      Перед вами не совсем обычное пособие по химии. Авторы впервые попробовали объединить в одной книге теоретический материал и экзаменационные задачи по химии с целью составить универсальное пособие, одинаково пригодное как для теоретических занятий, так и для практической подготовки.
      Дело в том, что в последние годы ведущие вузы России перешли на систему письменных вступительных экзаменов по химии. Первые результаты такого перехода оказались довольно плачевными. Выяснилось, что большинство абитуриентов совершенно не умеет решать задачи. Поэтому мы пришли к выводу, что хорошее пособие по химии должно, помимо теоретических разделов, содержать большой набор задач и описывать основные приемы их решения.
      В данном пособии приведено более 1300 задач, вопросов и упражнений по всем разделам программы вступительных экзаменов по химии. Абсолютно все задачи являются экзаменационными. Пособие обобщает пятилетний опыт (1990 — 1994) письменных экзаменов по химии в Московском университете, Московской медицинской академии, Казанском медицинском институте и ряде других вузов. В этом смысле его можно рассматривать как справочник, содержащий все основные типы задач для письменного экзамена. Учащийся, решивший самостоятельно хотя бы половину задач из этой книги, не будет иметь никаких проблем на экзамене по химии в любом вузе России.
      Наша книга отличается от других задачников тем, что все задачи разбиты на 3 уровня — очень простой, средний и очень сложный. Поэтому она предназначена для очень широкого круга учащихся — от троечников до медалистов. Некоторые очень сложные задачи могут быть использованы на младших курсах университетов.
      Теоретический материал в книге построен в соответствии с примерной программой по химии для поступающих в университеты, которая приведена в конце пособия. Поскольку пособие ориентировано, в основном, на практическую подготовку, теория изложена достаточно кратко.
      Распределение ролей в авторском коллективе выглядит следующим образом: весь теоретический материал написал проф. Н.Е.Кузьменко (за исключением § 24—27, которые написал доц. Ф.Н.Путилин), отбор задач и их распределение по уровням осуществили проф. В.А.Попков и доц. В.В.Еремин, решения задач сделал В. В. Еремин.
      Авторы выражают признательность своим друзьям и коллегам, без которых данное пособие не было бы написано. Часть задач в книге принадлежит сотрудникам МГУ доц. С.С.Чуранову, доц. С.Б.Осину, доц. А.В.Шевелькову, доц. Ф.Н.Путилину и проф. Н.В.Зыку, а также сотрудникам ММА проф. С.А.Пузакову, проф. В.Ю.Решетняку и доц. А.П.Лузину. Авторы особенно благодарят Феликса Путилина и Сергея Осина за дружескую критику и Елену Еремину за помощь в подготовке рукописи.
     
      Глава I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ
     
      § 1. Предмет химии. Важнейшие понятия и законы химии
      Важнейшей и интереснейшей частью современного естествознания является химия — наука о веществах, их свойствах и превращениях их друг в друга.
      Предметом химии являются вещества, из которых состоит окружающий нас мир. К настоящему времени известно примерно десять миллионов веществ и это число непрерывно увеличивается. Все вещества изучаются, классифицируются и получают свое название.
      Превращения одних веществ в другие принято называть химическими реакциями (химическими явлениями}, которые отличают от физических явлений', например, горение водорода в атмосфере кислорода, в результате которого образуется вода, — это химическая реакция, а плавление льда и переход его в жидкую воду или испарение воды в результате кипения — это физические процессы.
      Все химические вещества состоят из частиц, классификация которых в химии (и физике!) достаточно сложна; химические превращения связывают прежде всего с такими частицами, как атом, молекула, ядро, электрон, протон, нейтрон, атомные и молекулярные ионы, радикалы. Принято считать, что атом — это наименьшая химическая частица вещества, хотя, как мы знаем, каждый атом состоит из так называемых «элементарных частиц. В следующем разделе будет показано, что свойства атома и характер его взаимодействия с другими атомами достаточно просто и достаточно точно можно объяснить моделью, в соответствии с которой атом состоит из определенного числа протонов р, нейтронов п и электронов е.
      Атом — электронейтралъная система взаимодействующих элементарных частиц, состоящая из ядра (образованного протонами и нейтронами) и электронов.
      Хотя атомы образуются при взаимодействии всего лишь трех типов элементарных частиц, при их сочетании возникает большой набор разнообразных устойчивых или неустойчивых (радиоактивных!) систем.
      При этом выяснилось, что всю совокупность образовавшихся таким образом атомов легко классифицировать всего лишь по одному параметру — заряду ядра X.
      Определенный вид атомов, характеризующийся одинаковым зарядом ядра, называется химическим элементом. Каждый элемент имеет свое название и свой символ, например элементы гелий Не, медь Си, фосфор Р и т.д. (см. периодическую таблицу).
      Наименование и символы элементов — химическая азбука, позволяющая описать состав любого вещества химической формулой.
      Следующей, более сложной после атома, частицей может рассматриваться молекула.
      Молекула — это электронейтралъная наименьшая совокупность атомов, образующих определенную структуру посредством химических связей. Природа химических связей имеет электростатический характер и будет рассмотрена в третьей главе.