Dom Razno

Pojmovnik za poglavlje „Atomi, molekuli i joni. Predmet

Vrlo često se može čuti mišljenje da atom, kao sastavni dio molekule, ima ista svojstva i sličnu strukturu. Ova pozicija samo djelimično ima pravo na postojanje, budući da čestice imaju zajedničke i karakteristike. Za početak, dovoljno je razmotriti svojstva dvaju objekata i na osnovu njih izvući daljnje zaključke.

Atom se može zamisliti kao elementarna čestica homogene supstance. Takva supstanca se, po definiciji, sastoji od samo jednog hemijskog elementa (C, N, O i drugi sa periodni sistem Mendeljejev). Upravo najmanji dio takvih elemenata koji može biti nosilac njihovih svojstava naziva se atom. Prema najnovijim modernim konceptima, atom se sastoji od tri komponente: protona, neutrona i elektrona.

Prve dvije podčestice zajedno čine osnovno jezgro, koji ima pozitivan naboj. Elektroni koji se kreću oko jezgra uvode kompenzacijski naboj suprotnog predznaka. Dakle, dolazi se do prvog zaključka da je većina atoma električno neutralna. Što se preostalog dijela tiče, zbog različitih fizičkih i kemijskih procesa, atomi mogu ili vezati ili otpustiti elektrone, što dovodi do pojave naboja. Atom ima masu i veličinu (određenu veličinom jezgra) i određuje Hemijska svojstva supstance.

Molekul

Molekul je minimalna strukturna jedinica materije. Takva tvar se može sastojati od nekoliko kemijskih elemenata. Međutim, jednoatomska supstanca jednog hemijskog elementa - inertnog gasa argona - takođe se može smatrati molekulom. Poput atoma, električno je neutralan. Molekul je moguće ionizirati, ali je to mnogo teže: atomi unutar molekule međusobno su povezani kovalentnom ili jonskom vezom. Stoga postaje mnogo teže dodati ili oduzeti elektron. Većina molekula ima složenu arhitektonsku strukturu, gdje svaki atom unaprijed zauzima svoje mjesto.

Atom i molekula: opća svojstva

Struktura. Obje čestice su strukturne jedinice materije. U ovom slučaju atom označava jedan specifičan element, dok molekula već uključuje nekoliko kemijski vezanih atoma, ali struktura (pozitivno jezgro s negativnim elektronima) ostaje ista.

Električna neutralnost. Sa odsustvom vanjski faktori- interakcija sa drugima hemijski, usmjereno električno polje i drugi nadražaji - atomi i molekuli nemaju naboj.

Zamjena. Atom može djelovati kao molekul u jednom slučaju - pri radu s inertnim plinovima. Monatomska živa se takođe može smatrati molekulom.

Dostupnost mase. Obje čestice imaju svoju posebnu masu. U slučaju atoma, masa zavisi od hemijskog elementa i određena je težinom jezgra (proton je skoro 1500 puta teži od elektrona, pa se težina negativne čestice često ne uzima u obzir). Masa molekula se određuje na osnovu njegove hemijska formula- elementi uključeni u njegov sastav.

Atom i molekula: odlična svojstva

Nedjeljivost. Atom je najmanji element iz kojeg se ne može izolovati čak ni manja čestica. (Dobijanje jona utiče samo na punjenje, a ne na težinu). Molekul se zauzvrat može podijeliti na manje molekule ili se može razbiti na atome. Proces razgradnje se lako postiže upotrebom hemijskih katalizatora. Ponekad je dovoljno samo zagrijavanje tvari.

Slobodno postojanje. Molekul može slobodno postojati u prirodi. Atom postoji u slobodnom obliku samo u dva slučaja:

Kao jednoatomna živa ili inertni gas.
U svemirskim uslovima, bilo koji hemijski elementi mogu postojati kao pojedinačni atomi.

U drugim slučajevima, atom je uvijek dio molekule.

Formiranje naboja. Interakcija između jezgra i elektrona u atomu može se lako prevladati čak i najmanjim električnim poljem. Stoga je lako dobiti pozitivan ili negativan ion iz atoma. Prisustvo hemijskih veza između atoma unutar molekula zahteva primenu mnogo većeg električnog polja ili interakciju sa drugom hemijski aktivnom supstancom.

Molekul - najmanja čestica supstance koja određuje njena svojstva i sposobna je za samostalno postojanje. Sastoji se od identičnih ili različitih atoma.

Spojevi formirani od identičnih atoma nazivaju se jednostavno(He, O 2, O 3, H 2, S 8), i one koje formiraju različiti atomi - kompleks(H 2 O, H 2 O 2, NH 3, CCl 4, C 2 H 5 OH).

Slika 1.1 – Molekul vode Slika 1.2 – Molekul etanola.

Atomi u molekulu se drže zajedno hemijskim vezama koje nastaju kao rezultat dijeljenja ili preraspodjele vanjskih (valentnih) elektrona. Svaki zajednički par elektrona predstavljen je linijom koja povezuje povezane atome.

Joni - nabijene mono- ili poliatomske čestice nastale kao rezultat apstrakcije (vezivanja) elektrona (elektrona) od atoma ili molekule sa formiranjem energetski stabilnih elektronskih omotača:

Formiranje kompleksnih jona moguće je dodavanjem drugih jona neutralnim molekulama:

Formiranje kuhinjske soli NaCl iz jednostavne supstance je praćen potpunim prijenosom elektrona sa natrijuma na hlor uz stvaranje Na + i Cl- jona. U kristalnom NaCl nema molekula. Kristal kuhinjske soli sastoji se od Na+ kationa i Cl- aniona, koji formiraju trodimenzionalnu rešetku. Svaki ion zauzima središte oktaedra, čije vrhove zauzimaju joni suprotnog predznaka.

Sposobnost atoma da spoji ili zamijeni određeni broj drugih atoma naziva se valence . Valencija se mjeri brojem atoma vodika ili kisika vezanih za element (EH n, EO m), pod uslovom da je vodonik jednovalentan, a kiseonik dvovalentan.

Oksidacijsko stanje - uslovni naboj atoma elementa, dobijen pod pretpostavkom da se jedinjenje sastoji od jona. Može biti pozitivan, negativan, nula, razlomak i označen je arapskim brojem sa znakom “+” ili “-” u obliku gornjeg desnog indeksa simbola elementa: Cl- I, Cl +VII, O- II, H +I, Mg +II, N-III, N +V, Cr +VI.

Za određivanje oksidacijskog stanja (s.o.) elementa u spoju (jonu), koriste se sljedeća pravila:

1. U jednostavnim supstancama (H 2, S 8, P 4) str. O. jednak nuli.
2. Konstanta s. O. imaju alkalne (E + I) i zemnoalkalne (E + II) elemente, kao i fluor F-I.
3. Vodonik u većini jedinjenja ima c. O. H + (H 2 O, CH 4, HCl), u hidridima - H- (NaH, CaH 2); With. O. kiseonik je po pravilu jednak -II (O- II), u peroksidima (-O-O-) - -I (O- I).

4. U binarnim jedinjenjima nemetala, negativni s. O. dodijeljen elementu s desne strane).

5. Algebarski zbir str. O. molekul je jednak nuli, ion - njegov naboj.

Radikali - čestice nastale kada je hemijska veza prekinuta i (ili) koje sadrže nekompenziranu valentnost:

Posebnu grupu čine slobodni radikali (FR) - hemijske čestice koje sadrže nekompenziranu valenciju (elektron), mogu biti neutralne ili nabijene (radikalni joni).

Jedinica formule - električno neutralno formiranje nemolekularne strukture. Termin je posebno primjenjiv na spojeve promjenjivog sastava.

Klasifikacija atomsko-molekularnih čestica i formacija prikazana je na Sl. 1.3.

Slika 1.3 - Klasifikacija atomsko-molekularnih

Elektronegativnost (EO) - sposobnost atoma da privuče elektron sebi u hemijskom spoju.

Elektronegativnost se zasniva na sljedećim fizičkim opravdanjima (skalama):

Scale Pauling zasniva se na energiji vezivanja prilikom formiranja složene supstance od jednostavnih.

Scale Mullikena- EO je proporcionalan polu-razlici prvog jonizacionog potencijala i afiniteta elektrona EO ~ 0,5 ( I 1 + E sri).

Allredova skala se zasniva na elektrostatičkoj sili koja djeluje na vanjski elektron

Gdje Z eff je efektivni naboj atomskog jezgra,

e- naelektrisanje elektrona;

r- kovalentni radijus.

Razlika u elektronegativnosti elemenata u jedinjenju je proporcionalna ionnosti veze atoma u interakciji; razlika od nule odgovara formiranju kovalentne veze.

Empirijska formula sastoji se od atomskih simbola elemenata ispisanih određenim redoslijedom jedan za drugim, uzimajući u obzir broj atoma svakog elementa (prikazano indeksom ispod simbola odgovarajućih atoma).

Molekularna formula odgovara pravom molekularnom sastavu jedinjenja: S 2 Cl 2, C 6 H 6, a ne SCl, CH. Kada se sastav molekula mijenja ovisno o temperaturi, uzima se najjednostavnija formula: S, P, NO 2 umjesto S 8, P 4, N 2 O 4.

IN strukturnu formulu naznačen je redoslijed povezivanja atoma u molekuli (ravno strukturnu formulu) i prostorni raspored atoma u spoju (projekciona strukturna formula).

Kation u formulama soli uvijek se stavlja na prvo mjesto: MgCl 2, KMnO 4, (NH 4) 2 CO 3.

Model 1.3 - Kalkulator molekularne težine

Ako sol sadrži više od jednog kationa ili više od jednog aniona, tada se u formuli pišu po rastućoj elektronegativnosti: KCr(SO 4) 2, PtBr 2 Cl 2.

Kiseline smatraju se solima H + protona: HCl, H 2 SO 4, H 3 PO 4.

Razlozi- jedinjenja u kojima je anjon hidroksidni jon OH-: KOH, Al(OH) 3.

Na sl. Tabela 1.4 prikazuje najvažnije klase neorganskih jedinjenja.

Slika 1.4 - Najvažnije klase neorganskih jedinjenja

Krtica - količina tvari koja sadrži isti broj čestica ili strukturnih jedinica (atoma, iona, molekula, radikala, elektrona, ekvivalenata itd.) koliko ima atoma ugljika u 12 g izotopa ugljika-12 (Avogadrov broj).

Atom Atom

Hemijski element

Molekul

I on

Definirajte pojmove količina tvari, molarna masa, atomska masa?

U Međunarodnom SI sistemu, jedinica za količinu supstance je mol.

MOL je količina supstance (n) koja sadrži 6,02. 10 23 strukturne jedinice (atomi, molekuli, joni) date supstance (6,02 10 23 čestice, Avogadrov broj N A) 1 mol H atoma, 1 mol H 2 molekula

Jedinica atomske mase (a.m.u.)- nesistemska jedinica mase.

Jedinica atomske mase je jedinica mase jednaka 1/12 mase atoma izotopa ugljika 12 C

m(C) = 1,99·10 -26 kg

1/12 m(C) = 1/12 x 1,99 10 -26 kg = 1,66 10 -27 kg = 1,66 10 -24 g

1 amu = 1,66·10 -27 kg = 1,66·10 -24 g 1 amu ≈ masa protona ili neutrona.

Masa 1 mola supstance u gramima [M] = [g/mol]

Molarna masa je numerički jednaka relativnoj molekulskoj masi

M = g

Mr (H 2 O) = 18,0152 am.u.

M(H 2 O) = 18,0152 g/mol

Molarna masa jednaka je umnošku mase m 0 jedne molekule date supstance i Avogadrove konstante

M = N A m 0

m in-va = n M

Koji je naučnik otkrio zakon konstantnosti sastava?

Zakon konstantnosti sastava materije:

Formulisao J.-L. Prust 1799.

Svaka čista tvar, bez obzira na način njezine pripreme, uvijek ima stalan kvalitativni i kvantitativni sastav.

Moderna formulacija zakona konstantnosti sastava materije je sljedeća:

Sastav spojeva molekularne strukture je konstantan bez obzira na način njihove pripreme. Sastav spojeva nemolekularne strukture (sa atomskom, ionskom ili metalnom kristalnom rešetkom) nije konstantan i ovisi o načinu njihove pripreme.

Trajna jedinjenja- Daltonidi (u spomen na engleskog hemičara i fizičara Daltona).

Sastav se izražava jednostavnim formulama sa cijelim stehiometrijskim indeksima, na primjer:

H 2 O, HCl, CCl 4, CO 2

Varijabilna jedinjenja- berthollides (u spomen na francuskog hemičara Bertholleta).

Sastav bertolida varira i ne prati stehiometrijske odnose, npr.

FeS x, gdje je 1.02< x < 1,10

Fizičko značenje serijski broj hemijskog elementa?

Serijski broj hemijskog elementa
poklapa se sa brojem pozitivnih elementarnih naboja u jezgru.
I ovaj broj elektrona koji rotiraju oko jezgra je konstanta. Atomski broj je naboj jezgra, odnosno broj protona.

Šta određuje metalna svojstva hemijskih elemenata?

Manifestacija metalnih svojstava određena je, prije svega, sposobnošću atoma ovog elementa donirati elektrone iz vanjskog elektronskog sloja. Za njihovu visoku električnu provodljivost odgovorno je prisustvo slobodnih elektrona u metalima. Poboljšanje metalnih svojstava alkalnih metala sa povećanjem atomskog broja elementa povezano je prvenstveno sa povećanjem radijusa njihovih atoma, odnosno sa povećanjem broja elektronskih slojeva.

Koliki je maseni broj atoma?

Atomska masa u a.m.u. ili maseni broj koji možemo pronaći u PS, on je određen masom svih protona i masom svih neutrona jezgra.

Koliki je broj neutrona u atomu P?

Broj neutrona u P atomu je 16, pošto je maseni broj (31) broj protona (15).

Kako stvoriti elektronsku formulu atoma? Pravila za popunjavanje atomskih orbitala.

Paulijev princip isključenja

Jedan AO ne može sadržavati više od dva elektrona, koji moraju imati različite spinove. Atom ne može imati dva elektrona sa istim skupom sva četiri kvantna broja.

Hundovo pravilo.

Stabilno stanje atoma odgovara takvoj distribuciji elektrona unutar energetskog podnivoa na kojoj je apsolutna vrijednost ukupnog spina atoma maksimalna

Šta je kristalni hidrat?

Kristalni hidrati- kristali koji sadrže molekule vode i nastaju ako kationi u kristalnoj rešetki formiraju jače veze s molekulima vode od veze između kationa i aniona u kristalu bezvodne tvari. Primjer: CaSO 4 ·2H 2 O gips.

Šta se podrazumeva pod pojmovima: molekula, jon, atom, hemijski element?

Atom– najmanja čestica hemijskog elementa koja je nosilac njegovih svojstava (granica hemijske deljivosti materije). Atom je električki neutralna čestica koja se sastoji od pozitivno nabijenog jezgra i negativno nabijenih elektrona.

Hemijski element je skup atoma sa istim nuklearnim nabojem. Predmet izučavanja u hemiji su hemijski elementi i njihova jedinjenja.

Molekul je električno neutralna čestica nastala kada se kovalentne veze javljaju između atoma jednog ili više elemenata, što određuje kemijska svojstva tvari.

I on- električno nabijena čestica (pozitivno ili negativno) (atom, molekul), obično nastala kao rezultat gubitka ili dobitka jednog ili više elektrona od strane atoma ili molekula.

Naboj jona je višekratnik naboja elektrona. Pojam i termin ion uveo je 1834. Michael Faraday, koji je, proučavajući utjecaj električne struje na vodene otopine kiselina, lužina i soli, sugerirao da je električna provodljivost takvih otopina posljedica kretanja jona. Faraday je pozitivno nabijene ione koji se kreću u otopini prema negativnom polu (katodi) nazvao kationima, a negativno nabijene ione koji se kreću prema pozitivnom polu (anodi) - anionima.

Molekul – najmanja čestica supstance koja određuje njena svojstva i sposobna je za samostalno postojanje. Sastoji se od identičnih ili različitih atoma.

Spojevi formirani od identičnih atoma nazivaju se jednostavno(He, O 2, O 3, H 2, S 8), i one koje formiraju različiti atomi - kompleks(H 2O, H 2O 2, NH 3, CCl 4, C 2H 5OH).

Joni – nabijene mono- ili poliatomske čestice nastale kao rezultat apstrakcije (pripajanja) elektrona (elektrona) od atoma ili molekule sa formiranjem energetski stabilnih elektronskih omotača:

Formiranje kuhinjske soli NaCl iz jednostavnih supstanci je praćeno potpunim prijenosom elektrona sa natrijuma na hlor uz stvaranje Na+ i Cl – jona. U kristalnom NaCl nema molekula. Kristal kuhinjske soli sastoji se od Na + kationa i Cl – anjona, koji formiraju trodimenzionalnu rešetku. Svaki ion zauzima središte oktaedra, čije vrhove zauzimaju joni suprotnog predznaka.

Oksidacijsko stanje – uslovni naboj atoma elementa, dobijen pod pretpostavkom da se jedinjenje sastoji od jona. Može biti pozitivan, negativan, nula, razlomak i označen je arapskim brojem sa znakom “+” ili “–” u obliku gornjeg desnog indeksa simbola elementa: Cl –, Cl 7+, O 2– , H +, Mg 2+, N 3–, N 5+, Cr 6+.

Za određivanje oksidacijskog stanja (s.o.) elementa u spoju (jonu), koriste se sljedeća pravila:

Radikali – čestice nastale kada je kemijska veza prekinuta i (ili) sadrže nekompenziranu valencu:

Elektronegativnost (EO) - sposobnost atoma da privuče elektron sebi u hemijskom spoju.

Elektronegativnost se zasniva na sljedećim fizičkim opravdanjima (skalama):

Paulingova skala temelji se na energiji vezivanja formiranja složene tvari iz jednostavnih.

Mulliken – EO skala je proporcionalna polurazlici prvog jonizacionog potencijala i afiniteta elektrona EO ~ 0,5 ∙ ( I 1 + E sri).

Allred-Rochow skala se zasniva na elektrostatičkoj sili koja djeluje na vanjski elektron

Gdje Z eff je efektivni naboj atomskog jezgra, e– naelektrisanje elektrona; r– kovalentni radijus.

Razlika u elektronegativnosti elemenata u jedinjenju je proporcionalna ionnosti veze atoma u interakciji; razlika od nule odgovara formiranju kovalentne veze.

Empirijska formula sastoji se od atomskih simbola elemenata ispisanih određenim redom jedan za drugim.

Molekularna formula odgovara pravom molekularnom sastavu jedinjenja: S 2Cl 2, C 6H 6, a ne SCl, CH. Kada se sastav molekula mijenja u zavisnosti od temperature, uzima se najjednostavnija formula: S, P, NO 2 umjesto S 8, P 4, N 2O 4.

IN strukturnu formulu naznačen je redoslijed povezivanja atoma u molekuli (ravna strukturna formula) i prostorni raspored atoma u spoju (projektivna strukturna formula).

Kation u formulama soli uvek se stavlja na prvo mesto: MgCl 2, KMnO 4, (NH 4) 2CO 3.

Ako sol sadrži više od jednog kationa ili više od jednog aniona, tada se u formuli pišu abecednim redom svojih simbola: KCr(SO 4) 2, PtBr 2Cl 2.

Kiseline smatraju se solima H + protona: HCl, H 2SO 4, H 3PO 4.

Razlozi– jedinjenja u kojima je anjon hidroksilni jon OH –: KOH, Al(OH) 3.

Na sl. 1.4. Date su najvažnije klase neorganskih jedinjenja.

Krtica - količina supstance koja sadrži isti broj čestica ili strukturnih jedinica (atoma, jona, molekula, radikala, elektrona, ekvivalenata, itd.) kao u 12 a. e.m. izotop ugljenika-12.

Ključne riječi sažetka: Atomsko-molekularna nauka, atomi, molekuli i joni, elementarne čestice, jezgro, elektron, proton, neutron.

Starogrčki filozof Demokrit Prije 2500 godina sugerirao je da se sva tijela sastoje od sićušnih, nevidljivih, nedjeljivih, stalno pokretnih čestica - atomi. Prevedeno, “atom” znači “nedjeljiv”.

Doktrina o molekulima i atomima uglavnom je razvijena u 18.-19. vijeku. Veliki ruski naučnik M. V. Lomonosov tvrdio da se tijela u prirodi sastoje od korpuskula(molekule), koje uključuju elementi(atomi). Naučnik je objasnio raznolikost supstanci kombinacijom različitih atoma u molekulima i različitim rasporedom atoma u njima.

Osnivač atomsko-molekularne nauke smatra se poznatim engleskim naučnikom John Dalton. Ipak, neke ideje o atomima i molekulima, koje je iznio Lomonosov pola stoljeća prije Daltona, pokazale su se pouzdanijim i naučnijim. Na primjer, jedan engleski naučnik negirao je mogućnost postojanja molekula formiranih od identičnih atoma.

Konačno je priznanje dobio tek 1860. godine na Svjetskom kongresu hemičara u Karlsruheu.

Molekule

Svaka pojedinačna supstanca se sastoji od identičnih molekula. Na primjer, supstanca voda se sastoji od molekula vode. Ali veličine molekula vode su vrlo male, pa čak i mala kap vode sadrži ogroman broj molekula koji imaju isti sastav i svojstva.

Molekule- to su najmanje čestice mnogih supstanci, čiji su sastav i hemijska svojstva isti kao i date supstance. Tokom hemijskih reakcija, molekuli se raspadaju, odnosno hemijski su deljive čestice. Molekule se sastoje od atoma.

Atomi

Treba imati na umu da postoje i tvari koje se sastoje od pojedinačnih identičnih atoma. Najmanje čestice koje zadržavaju karakteristična hemijska svojstva takvih supstanci su atomi. Dakle, plemeniti gasovi - helijum, neon, argon, itd. - sastoje se od pojedinačnih atoma. Atomi, za razliku od molekula, hemijske reakcije nisu podijeljeni na manje dijelove.

Atomi- To su najmanje hemijski nedjeljive čestice materije.

Elementarne čestice

Krajem 19. i početkom 20. vijeka. Otkriveno je da se atomi sastoje od još manjih čestica. Ove čestice su nazvane elementarne čestice . U središtu atoma nalazi se pozitivno nabijen jezgro, oko koje se nalaze negativno nabijene čestice - elektrona. Smatra se da je naboj elektrona -1.

Jezgro atoma se, zauzvrat, također sastoji od elementarnih čestica. Jezgra atoma uključuju pozitivno nabijene čestice - protone i čestice koje imaju gotovo istu masu kao protoni, ali nemaju naboj - neutrone. Protonski naboj numerički jednak naboju elektrona, ali ima suprotan predznak (+1).

Na primjer, atom vodika se sastoji od jezgre koja sadrži samo jedan proton i jedan elektron. Atom helija se sastoji od jezgra koje sadrži 2 protona i 2 neutrona, kao i 2 elektrona. Atom litija se sastoji od jezgra koje sadrži 3 protona, 4 neutrona i 3 elektrona.

Joni

Neki atomi, u interakciji s drugim atomima, mogu izgubiti ili, obrnuto, dobiti jedan ili više elektrona. Kao rezultat toga, električni neutralni atom pretvara se u nabijenu česticu - i on. Ako atom izgubi jedan ili više elektrona, naziva se pozitivno nabijenim jonom. Atom koji je dodatno dodao jedan ili više elektrona naziva se negativno nabijenim jonom. Suprotno nabijeni joni se međusobno privlače. Teorija elektronskih jona detaljnije je obrađena na kursu fizike ()