Основні поняття хімії

Основні поняття. Основними поняттями атомно-молекулярного вчення є "молекула", "атом", "хімічний елемент", "прості та складні речовини".

Молекула (від лат. тоlеs - маса) - здатна до самостійного існування найменша частка речовини, що зберігає хімічні властивості цієї речовини.

Молекули - це реально існуючі частки, природні об'єкти, які мають розміри та масу. Розміри молекул становлять 10^-10 - 10^{-7 м, тобто це дуже малі частки. Маса окремої молекули має дуже мале значення. Так, маса молекули води дорівнює 2,895 х 10-26}кг.

Молекули складаються з атомів, які з'єднані між собою хімічними зв'язками, в певній послідовності та певним чином орієнтовані в просторі. Число атомів у молекулах становить від двох до кількох тисяч. Склад молекули - це важлива характеристика молекули та речовини. Він описується хімічними формулами. Усі молекули однієї речовини мають однаковий склад, розміри, масу, властивості. Молекули різних речовин відрізняються за складом, розмірами, масою, властивостями.

Між молекулами є відстані. Вони обумовлені агрегатним станом: у газах - 10^-8 - 10^{-7 м, у рідких і твердих речовинах - 10-10 м.}

Молекули неперервно рухаються. У твердих речовинах вони здійснюють хаотичний коливальний рух навколо положень рівноваги, в рідинах - також хаотичний коливальний рух навколо положень рівноваги та прямолінійне переміщення в нові положення рівноваги, в газах -прямолінійний хаотичний рух.

Кількісною характеристикою молекул є відносна молекулярна маса.

Але не всі речовини складаються з молекул. Молекулярну будову мають більшість органічних та частина неорганічних речовин, наприклад прості речовини (азот, кисень, озон, фтор, хлор, бром, йод), складні -галогеніди, сульфіди, гідриди неметалів і безводні неорганічні кислоти. Більшість неорганічних речовин (основні оксиди, луги, солі) складаються з іонів. Носієм хімічних властивостей речовини є умовні частки, що відображають стехіометричний склад речовини асоціати іонів, наприклад, NaCl, КОН, K₂SO₄, які не є молекулами. Тому не можна застосовувати поняття "молекула" щодо речовини з іонною будовою.

Атом (від гр. аtотоs - неподільний) - найменша хімічно неподільна частка хімічного елемента, що є носієм його властивостей, це електронейтральна частка речовини, що складається з позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів.

Атоми - реально існуючі матеріальні об'єкти, що характеризуються певними масою, розмірами, складом, зарядом ядра, будовою електронної оболонки та іншими властивостями. Маса атома має дуже мале значення. Так, маса атома водню дорівнює 1,67 х 10^{-27 кг.}

Атом - це система, що складається з елементарних часток -протонів, нейтронів та електронів. Протони та нейтрони знаходяться в ядрі (центральна частина атома), радіус якого становить 10^-14 - 10^{-15 м. Електрони утворюють електронну оболонку, розміри якої визначають розміри атома. Позитивний заряд ядра, який відповідає числу протонів, дорівнює негативному заряду електронної оболонки, що визначається числом електронів. Тому атом електронейтральний.}

Атоми - хімічно неподільні частки. Вони зберігаються під час хімічних реакцій - не зникають і не утворюються знову. Атоми руйнуються в процесі ядерних реакцій. Під час хімічних реакцій може змінюватися будова електронної оболонки атома (утворюються іони, змінюються ступені окислення атомів). Одночасно руйнуються одні комбінації атомів, утворюються інші, тобто відбуваються перегрупування атомів у нові речовини. Хімічні реакції є особливим видом руху атомів - хімічною формою руху матерії.

Кількісними характеристиками атома є заряд ядра та відносна атомна маса. Ці величини вказані в періодичній системі хімічних елементів.

Атоми, що мають однаковий заряд ядра, належать певному хімічному елементу. Вони виявляють однакові хімічні властивості. Атоми одного й того ж хімічного елемента можуть мати різні маси внаслідок явища ізотопії. Тому в періодичній системі вказано середню атомну масу елемента.

Атоми входять до складу молекул. Існують також речовини атомної будови (алмаз, благородні гази).

Атоми позначаються хімічними знаками (символами).

Хімічний елемент - вид атомів з однаковим зарядом ядра, вид атомів, що характеризується певною сукупністю властивостей.

Елемент є складовою частиною речовини. Прості й складні речовини - це форми існування хімічних елементів. На сьогодні відомо 112 хімічних елементів.

Кожний елемент має назву та хімічний символ.

Основною кількісною характеристикою елемента є заряд ядра його атомів, що збігається з порядковим номером елемента в періодичній системі.

За хімічними властивостями розрізняються елементи з металічними та неметалічними властивостями, а також родини лужних металів,лужноземельних металів, лантаноїдів, заліза, платини, халькогенів, галогенів, інертних елементів (благородних газів).

За походженням виділяють природні та штучні елементи.

Природні - це елементи, що існують у природі в складі простих або складних сполук (елементи №№ 1 - 94 в періодичній системі).

Штучні - це елементи, одержані під час перебігу ядерних реакцій (елементи з № > 94).

Окрему групу складають радіоактивні елементи. До них належать елементи, ізотопи яких радіоактивні. Це елементи з порядковими номерами 43, 62, 84-110.

За поширенням у природі хімічні елементи поділяють на поширені та розсіяні або рідкісні. Найбільш поширеними є кисень (47 % маси земної кори), кремній (29,5 %), алюміній (8,05 %) і залізо (4,65 %).

Прості та складні речовини. Усі речовини за складом поділяються на прості та складні.

Простими називаються речовини, що складаються з одного елемента, тобто це - форма існування хімічного елемента у вільному стані,

Складними називаються речовини, що складаються з різних елементів, тобто це - форма існування хімічних елементів у зв 'язаному стані.

Налічується більше 500 простих речовин і більше 7 млн складних. Прості речовини можуть мати молекулярну і немолекулярну - атомну або металічну будову.

Складні речовини мають молекулярну і немолекулярну - іонну або металічну будову.

Алотропія - явище існування хімічного елемента у вигляді двох або кількох простих речовин, різних за властивостями.

Такі речовини називають алотропними формами або модифікаціями елементів. Відмінності властивостей алотропних модифікацій обумовлені різним числом атомів у молекулі або різною структурою кристалів. Завдяки явищу алотропії число простих речовин більше, ніж хімічних елементів.

Атомна одиниця маси - це сучасна позасистемна одиниця вимірювання атомних та молекулярних мас (позначається а.о.м.). Вона є. однією дванадцятою часткою маси атома ізотопу вуглецю ¹²С.

Маса атома цього ізотопу, що дорівнює 19,93 х 10^-27 кг, прийнята за 12 а.о.м. 3 цього виходить, що:

1 а.о.м. = 19,93 х 10^-27кг/12 = 1,66 х 10^-27кг, або 1,66 х 10^-24 г.

Відносна атомна маса хімічного елемента - фізична величина, що визначається відношенням маси атома елемента до однієї дванадцятої частки маси атома ізотопу вуглецю ¹²С.

Відносна атомна маса позначається символом А_r, Індекс r - перша буква англійського слова "relativ", що означає відносний.

Відносна молекулярна маса - фізична величина, що визначається відношенням маси молекули до однієї дванадцятої частки маси атома ізотопу вуглецю ¹²С.

Відносна молекулярна маса позначається символом М_r.

М_r- безрозмірна величина, позасистемна одиниця її вимірювання -а.о.м.

Відносна молекулярна маса розраховується за хімічною формулою. Вона дорівнює сумі відносних атомних мас усіх атомів, що входять до складу молекули або умовної частки, яка уособлює речовину.

Кількість речовини - фізична величина, що визначається числом часток - структурних елементів речовини: молекул, атомів, іонів, іонних асоціатів. Вона позначається латинським символом п або грецьким v. Одиницею її вимірювання є моль.

Моль - це кількість речовини, що містить стільки часток -структурних елементів речовини (молекул, атомів, іонів), скільки атомів є в ізотопі вуглецю ¹²С масою 0,012 кг.

Стала Авогадро - одна з фундаментальних фізичних сталих, пов'язана з атомною одиницею маси (добуток чисельних значень сталої Авогадро та атомної одиниці маси дорівнює одиниці, завдяки цьому чисельні значення відносних молекулярних та молярних мас збігаються).

Тому моль - це кількість речовини, що містить 6,02. х 10²³ структурних елементів речовини (молекул, атомів, іонів).

Поняття моль застосовують щодо речовини в будь-якому агрегатному стані. Моль речовини в будь-якому агрегатному стані за будь-яких умов містить 6,02 х 10²³часток - структурних елементів речовини.

Кількість речовини пов'язана з іншими величинами так:

n = m/M; n = N/N_A; n = V/V_m,

де n - кількість речовини; m - маса речовини; М - молярна маса речовини; N - число часток; N_A - стала Авогадро; V - об'єм речовини; V_m- молярний об'єм речовини.

Молярна масса - фізична величина, що визначається відношенням маси речовини до кількості речовини, яка їй відповідає.

Молярна маса позначається через М. Визначальне рівняння:

М = m/n,

де m - маса речовини; n - кількість речовини.

Одиницею вимірювання є кг/моль (в СІ), г/моль (в інших). Чисельне значення молярної маси речовини, виміряної в г/моль^-1, дорівнює чисельному значенню відносної молекулярної маси.

Молярний об'єм - фізична величина, що визначається відношенням об'єму речовини до відповідної кількості речовини.

Вона позначається через V_m. Визначальне рівняня:

V_m = V/n,

де V - об'єм речовини; n - кількість речовини.

Одиниця вимірювання в Сl м³ / моль, в інших системах - л/моль. Молярний об'єм речовини на відміну від молярної маси не є постійною величиною для цієї речовини. Він залежить від її агрегатного стану та умов - тиску і температури. В хімії найчастіше використовують молярний об'єм газу за нормальних умов, який є постійною величиною для усіх газів і дорівнює V_{m н.у.} = 0,0224 м³/ моль = 22,4 л/моль (нормальні умови - тиск р_н = 101 325 Па =101,325 кПа, температура Т_н = 273,15 К, або 0°С).

Дата добавления: 2014-01-07