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Glossaire du chapitre « Atomes, molécules et ions. Matière

Très souvent, vous pouvez entendre l'opinion que l'atome, faisant partie intégrante de la molécule, a les mêmes propriétés et a une structure similaire. Une telle position n'a que partiellement le droit d'exister, puisque les particules ont des points communs et fonctionnalités. Pour commencer, il suffit de considérer les propriétés de deux objets et, sur leur base, de tirer d'autres conclusions.

Un atome peut être considéré comme particule élémentaire d'une substance homogène. Une telle substance, par définition, est constituée d'un seul élément chimique (C, N, O et autres avec tableau périodique Mendeleïev). C'est la plus petite partie de ces éléments, qui peut être le support de leurs propriétés, et s'appelle un atome. Selon les dernières idées modernes, un atome se compose de trois composants : les protons, les neutrons et les électrons.

Les deux premières sous-particules forment ensemble noyau de base, qui a une charge positive. Les électrons se déplaçant autour du noyau introduisent une charge de compensation de signe opposé. Ainsi, la première conclusion est que la plupart des atomes sont électriquement neutres. Pour le reste, en raison de divers processus physiques et chimiques, les atomes peuvent soit fixer soit libérer des électrons, ce qui conduit à l'apparition d'une charge. Un atome a une masse et une taille (déterminées par la taille du noyau) et détermine Propriétés chimiques substances.

Molécule

La molécule est la plus petite unité structurelle de la matière. Une telle substance peut être constituée de plusieurs éléments chimiques. Cependant, une substance monoatomique d'un élément chimique, le gaz inerte argon, peut également être considérée comme une molécule. Comme les atomes, il est électriquement neutre. Il est possible d'ioniser une molécule, mais c'est déjà beaucoup plus difficile : les atomes à l'intérieur de la molécule sont reliés entre eux par une liaison covalente ou ionique. Par conséquent, il devient beaucoup plus difficile d'attacher ou de retirer un électron. La plupart des molécules ont une structure architecturale complexe, où chaque atome prend sa place à l'avance.

Atome et molécule : propriétés générales

Structure. Les deux particules sont des unités structurelles de la matière. Dans ce cas, un atome signifie un élément spécifique, alors qu'une molécule comprend déjà plusieurs atomes chimiquement liés, mais la structure (noyau positif avec des électrons négatifs) reste la même.

neutralité électrique. Avec absence facteurs externes- interactions avec les autres chimique, un champ électrique dirigé et d'autres irritants - les atomes et les molécules n'ont pas de charge.

substitution. Un atome peut agir comme une molécule dans un cas - lorsque vous travaillez avec des gaz inertes. De plus, le mercure monoatomique peut être considéré comme une molécule.

La présence de masse. Les deux particules ont leur propre masse distincte. Dans le cas d'un atome, la masse dépend de l'élément chimique et est déterminée par le poids du noyau (le proton est presque 1500 fois plus lourd que l'électron, donc le poids de la particule négative n'est souvent pas pris en compte). La masse d'une molécule est déterminée à partir de sa formule chimique- les éléments entrant dans sa composition.

Atome et molécule : d'excellentes propriétés

Indivisibilité. Un atome est le plus petit élément dont il est impossible de séparer une particule encore plus petite. (L'obtention d'un ion n'affecte que la charge, pas le poids.) La molécule, à son tour, peut être décomposée en molécules plus petites ou peut être décomposée en atomes. Le processus de décomposition est facilement réalisé à l'aide de catalyseurs chimiques. Parfois, il suffit de chauffer la substance.

existence libre. Une molécule peut exister librement dans la nature. Un atome n'existe sous forme libre que dans deux cas :

Sous forme de mercure monoatomique ou de gaz inerte.
Dans l'espace extra-atmosphérique, tous les éléments chimiques peuvent être trouvés sous forme d'atomes séparés.

Dans d'autres cas, l'atome fait toujours partie de la molécule.

formation de charges. L'interaction entre le noyau et l'électron dans un atome peut être facilement surmontée même par le plus petit champ électrique. Ainsi, il est facile d'obtenir un ion positif ou négatif à partir d'un atome. La présence de liaisons chimiques entre les atomes d'une molécule nécessite l'application d'un champ électrique beaucoup plus important ou une interaction avec une autre substance chimiquement active.

Molécule - la plus petite particule d'une substance qui détermine ses propriétés, capable d'existence indépendante. Se compose d'atomes identiques ou différents.

Les composés formés par les mêmes atomes sont appelés Facile(He, O 2, O 3, H 2, S 8), et formé par différents atomes - complexe(H 2 O, H 2 O 2, NH 3, CCl 4, C 2 H 5 OH).

Figure 1.1 - Molécule d'eau Figure 1.2 - Molécule d'éthanol.

Les atomes d'une molécule sont maintenus par des liaisons chimiques résultant de la socialisation ou de la redistribution d'électrons externes (de valence). Chaque paire d'électrons socialisés est représentée par une ligne reliant les atomes liés.

des ions - particules uniatomiques ou polyatomiques chargées formées à la suite du détachement (attachement) d'un électron (des électrons) d'un atome ou d'une molécule avec formation de coquilles d'électrons énergétiquement stables:

La formation d'ions complexes est possible en attachant d'autres ions à des molécules neutres :

Formation de sel commun NaCl à partir de substances simples s'accompagne d'une transition complète d'un électron du sodium au chlore avec formation d'ions Na + et Cl-. Il n'y a pas de molécules dans le NaCl cristallin. Le cristal de sel est constitué de cations Na + et d'anions Cl-, qui forment un réseau tridimensionnel. Chacun des ions occupe le centre d'un octaèdre dont les sommets sont occupés par des ions de signe opposé.

La capacité d'un atome à s'attacher ou à remplacer un certain nombre d'autres atomes s'appelle valence . La mesure de la valence est le nombre d'atomes d'hydrogène ou d'oxygène attachés à un élément (EN n, HE m), à condition que l'hydrogène soit monovalent et que l'oxygène soit divalent.

État d'oxydation - la charge conditionnelle d'un atome d'un élément, obtenue en supposant que le composé est constitué d'ions. Il peut être positif, négatif, nul, fractionnaire et est indiqué par un chiffre arabe avec un signe "+" ou "-" sous la forme de l'index supérieur droit du symbole de l'élément : Cl- I , Cl + VII , O- II, H + I, Mg + II, N-III, N+V, Cr+VI.

Pour déterminer l'état d'oxydation (s. o.) d'un élément dans un composé (ion), les règles suivantes sont utilisées :

1. Dans les substances simples (H 2, S 8, P 4) p. à propos. est égal à zéro.
2. Constante s. à propos. contiennent des éléments alcalins (E + I) et alcalino-terreux (E + II), ainsi que du fluor F-I.
3. L'hydrogène dans la plupart des composés a s. à propos. H + (H 2 O, CH 4, HCl), dans les hydrures - H- (NaH, CaH 2) ; avec. à propos. l'oxygène, en règle générale, est égal à -II (O- II), dans les peroxydes (-O-O-) - -I (O- I).

4. Dans les composés binaires de non-métaux, négatif c. à propos. affecté à l'élément de droite).

5. Somme algébrique p. à propos. molécule est nulle, ion - sa charge.

Radicaux - particules formées lors de la rupture d'une liaison chimique et (ou) contenant une valence non compensée :

Un groupe spécial est constitué de radicaux libres (SR) - particules chimiques contenant une valence non compensée (électron), elles peuvent être neutres ou chargées (radicaux ioniques).

unité de formule - formation électriquement neutre d'une structure non moléculaire. Le terme s'applique notamment aux composés de composition variable.

La classification des particules et des formations atomiques-moléculaires est illustrée à la fig. 1.3.

Figure 1.3 - Classification des atomes et des molécules

Électronégativité (EO) - la capacité d'un atome à attirer un électron vers lui-même dans un composé chimique.

L'électronégativité est basée sur les justifications physiques suivantes (échelles):

Échelle pauling Il est basé sur l'énergie de liaison dans la formation d'une substance complexe à partir de substances simples.

Échelle Mulliken- EO est proportionnel à la demi-différence du premier potentiel d'ionisation et de l'affinité électronique EO ~ 0,5 ( je 1 + E cf).

L'échelle Allred est basée sur la force électrostatique agissant sur l'électron externe

où Z eff est la charge effective du noyau atomique,

e- charge électronique ;

r est le rayon covalent.

La différence d'électronégativité des éléments d'un composé est proportionnelle à l'ionicité de la liaison des atomes en interaction; la différence nulle correspond à la formation d'une liaison covalente.

Formule empirique est composé des symboles atomiques des éléments, écrits dans un certain ordre les uns après les autres, en tenant compte du nombre d'atomes de chaque élément (indiqué par un indice aux symboles des atomes correspondants).

Formule moléculaire correspond à la véritable composition moléculaire du composé : S 2 Cl 2 , C 6 H 6 et non SCl, CH. Lors du changement de la composition de la molécule en fonction de la température, la formule la plus simple est prise: S, P, NO 2 au lieu de S 8, P 4, N 2 O 4.

À formule structurelle indiquer la séquence de connexion des atomes dans une molécule (plat formule structurelle) et la disposition spatiale des atomes dans le composé (formule structurale de projection).

Cation dans les formules des sels, il est toujours mis en premier lieu : MgCl 2, KMnO 4, (NH 4) 2 CO 3.

Modèle 1.3 - Calculateur de poids moléculaire

Si le sel contient plus d'un cation ou plus d'un anion, alors dans la formule, ils sont écrits par ordre d'électronégativité croissante: KCr(SO 4) 2, PtBr 2 Cl 2.

acides sont considérés comme des sels du proton H + : HCl, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 .

Fondations- les composés dont l'anion est l'ion hydroxyde OH- : KOH, Al(OH)3.

Sur la fig. 1.4 montre les classes les plus importantes de composés inorganiques.

Figure 1.4 - Les classes les plus importantes de composés inorganiques

Môle - la quantité d'une substance contenant le même nombre de particules ou d'unités structurelles (atomes, ions, molécules, radicaux, électrons, équivalents, etc.) qu'il y a d'atomes de carbone dans 12 g de l'isotope du carbone 12 (nombre d'Avogadro).

Atome Atome

Élément chimique

Molécule

Et il

Définir les notions de quantité de matière, de masse molaire, de masse atomique ?

Dans le système SI international, la mole est considérée comme une unité de quantité d'une substance.

MOL est la quantité de substance (n) qui contient 6,02. 10 23 unités structurelles (atomes, molécules, ions) d'une substance donnée (6,02 10 23 particules, nombre d'Avogadro N A) 1 mol d'atomes H, 1 mol de molécules H 2

Unité de masse atomique (a.m.u.)- unité de masse hors système.

Une unité de masse atomique est une unité de masse égale à 1/12 de la masse d'un atome de l'isotope du carbone 12 C

m (C) \u003d 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 amou \u003d 1,66 10 -27 kg \u003d 1,66 10 -24 g 1 uma ≈ masse du proton ou du neutron.

Masse de 1 mole de substance en grammes [M] = [g/mol]

La masse molaire est numériquement égale à la masse moléculaire relative

M = M.

Mr (H 2 O) = 18,0152 heures du matin.

M (H 2 O) \u003d 18,0152 g / mol

La masse molaire est égale au produit de la masse m 0 d'une molécule d'une substance donnée et de la constante d'Avogadro

M \u003d N Une m 0

m dans-va \u003d n M

Quel scientifique a découvert la loi de constance de composition ?

La loi de constance de la composition de la matière :

Formulé par J.-L. Proust en 1799.

Toute substance pure, quelle que soit la méthode de sa préparation, a toujours une composition qualitative et quantitative constante.

La formulation moderne de la loi de constance de la composition de la matière est la suivante :

La composition des composés de la structure moléculaire est constante, quelle que soit la méthode de leur préparation. La composition des composés de structure non moléculaire (avec un réseau cristallin atomique, ionique ou métallique) n'est pas constante et dépend de la méthode de leur préparation.

Composés permanents- les daltonides (en mémoire du chimiste et physicien anglais Dalton).

La composition s'exprime par des formules simples à indices stoechiométriques entiers, par exemple :

H 2 O, HCl, CCl 4, CO 2

Composés de composition variable- berthollides (à la mémoire du chimiste français Berthollet).

La composition des berthollides varie et ne correspond pas à des rapports stoechiométriques, par exemple

FeSx, où 1,02< x < 1,10

signification physique le numéro atomique d'un élément chimique ?

Nombre ordinal d'un élément chimique
coïncide avec le nombre de charges élémentaires positives dans le noyau.
Et ce nombre d'électrons tournant autour du noyau est une constante. Le numéro de série est la charge du noyau, c'est-à-dire le nombre de protons.

Qu'est-ce qui détermine les propriétés métalliques des éléments chimiques ?

La manifestation des propriétés métalliques est déterminée principalement par la capacité des atomes élément donné donner des électrons de la couche d'électrons externe. C'est la présence d'électrons libres dans les métaux qui est responsable de leur conductivité électrique élevée. Le renforcement des propriétés métalliques des métaux alcalins avec une augmentation du numéro atomique de l'élément est principalement associé à une augmentation des rayons de leurs atomes, c'est-à-dire à une augmentation du nombre de couches d'électrons.

Quel est le nombre de masse d'un atome ?

Masse d'un atome dans l'amu ou le nombre de masse que nous pouvons trouver dans PS, il est déterminé par la masse de tous les protons et la masse de tous les neutrons du noyau.

Quel est le nombre de neutrons dans un atome P ?

Le nombre de neutrons dans l'atome P est de 16, car le nombre de masse (31) est le nombre de protons (15).

Comment écrire la formule électronique d'un atome ? Règles de remplissage des orbitales atomiques.

Principe de Pauli (interdiction)

Un AO ne peut contenir plus de deux électrons, qui doivent avoir des spins différents. Un atome ne peut pas avoir deux électrons avec le même ensemble des quatre nombres quantiques.

règle de Hund.

L'état stable de l'atome correspond à une telle répartition des électrons dans le sous-niveau d'énergie, à laquelle la valeur absolue du spin total de l'atome est maximale

Qu'est-ce qu'un hydrate cristallin ?

Cristal hydrate- cristaux contenant des molécules d'eau et formés si les cations forment une liaison plus forte avec les molécules d'eau dans le réseau cristallin que la liaison entre les cations et les anions dans le cristal d'une substance anhydre. Exemple : CaSO 4 2H 2 O gypse.

Que signifient les termes : molécule, ion, atome, élément chimique ?

Atome- la plus petite particule d'un élément chimique, qui est le porteur de ses propriétés (la limite de la divisibilité chimique de la matière). Atome est une particule électriquement neutre composée d'un noyau chargé positivement et d'électrons chargés négativement.

Élément chimique est un ensemble d'atomes de même charge nucléaire. L'objet d'étude en chimie est les éléments chimiques et leurs composés.

Molécule- Il s'agit d'une particule électriquement neutre formée lorsque des liaisons covalentes se produisent entre les atomes d'un ou plusieurs éléments, qui détermine les propriétés chimiques d'une substance.

Et il- une particule chargée électriquement (positivement ou négativement) (atome, molécule), formée, généralement à la suite de la perte ou du gain d'un ou plusieurs électrons par des atomes ou des molécules.

La charge d'un ion est un multiple de la charge d'un électron. Le concept et le terme ion ont été introduits en 1834 par Michael Faraday, qui, étudiant l'effet du courant électrique sur des solutions aqueuses d'acides, d'alcalis et de sels, a suggéré que la conductivité électrique de ces solutions est due au mouvement des ions. Les ions chargés positivement se déplaçant en solution vers le pôle négatif (cathode) Faraday appelés cations, et les ions chargés négativement se déplaçant vers le pôle positif (anode) - les anions.

Molécule - la plus petite particule d'une substance qui détermine ses propriétés, capable d'existence indépendante. Se compose d'atomes identiques ou différents.

Les composés formés par les mêmes atomes sont appelés Facile(He, O 2, O 3, H 2, S 8), et formé par différents atomes - complexe(H2O, H2O2, NH3, CC14, C2H5OH).

des ions - particules uniatomiques ou polyatomiques chargées formées à la suite du détachement (attachement) d'un électron (des électrons) d'un atome ou d'une molécule avec la formation de coquilles d'électrons énergétiquement stables:

La formation de sel commun NaCl à partir de substances simples s'accompagne d'un transfert complet d'un électron du sodium au chlore avec formation d'ions Na + et Cl -. Il n'y a pas de molécules dans le NaCl cristallin. Le cristal de sel est constitué de cations Na + et d'anions Cl -, qui forment un réseau tridimensionnel. Chacun des ions occupe le centre d'un octaèdre dont les sommets sont occupés par des ions de signe opposé.

État d'oxydation - la charge conditionnelle d'un atome d'un élément, obtenue en supposant que le composé est constitué d'ions. Il peut être positif, négatif, nul, fractionnaire et est indiqué par un chiffre arabe avec un signe "+" ou "-" sous la forme de l'index supérieur droit du symbole de l'élément : Cl –, Cl 7+, O 2– , H+, Mg 2+, N 3–, N5+, Cr6+.

Pour déterminer l'état d'oxydation (s. o.) d'un élément dans un composé (ion), les règles suivantes sont utilisées :

Radicaux - particules formées lors de la rupture d'une liaison chimique, et (ou) contenant une valence non compensée :

Électronégativité (EO) - la capacité d'un atome à attirer un électron vers lui-même dans un composé chimique.

L'électronégativité est basée sur les justifications physiques suivantes (échelles):

L'échelle de Pauling est basée sur l'énergie de liaison lors de la formation d'une substance complexe à partir de substances simples.

L'échelle de Mulliken - EO est proportionnelle à la demi-différence du premier potentiel d'ionisation et de l'affinité électronique EO ~ 0,5 ∙ ( je 1 + E cf).

L'échelle d'Allred-Rochow est basée sur la force électrostatique agissant sur l'électron externe

où Z eff est la charge effective du noyau atomique, e est la charge de l'électron ; r est le rayon covalent.

Formule empirique est composé de symboles atomiques d'éléments écrits dans un certain ordre les uns après les autres.

Formule moléculaire correspond à la véritable composition moléculaire du composé : S 2Cl 2 , C 6H 6 , et non SCl, CH. Lorsque la composition de la molécule change en fonction de la température, la formule la plus simple est prise : S, P, NO 2 au lieu de S 8, P 4, N 2O 4.

À formule structurelle la séquence de connexion des atomes dans une molécule (formule structurelle plate) et la disposition spatiale des atomes dans un composé (formule structurelle de projection) sont indiquées.

Cation dans les formules salines, il vient toujours en premier : MgCl 2, KMnO 4, (NH 4) 2CO 3.

Si le sel contient plus d'un cation ou plus d'un anion, alors dans la formule, ils sont écrits dans l'ordre alphabétique de leurs symboles: KCr (SO 4) 2, PtBr 2Cl 2.

acides sont considérés comme des sels du proton H+ : HCl, H 2SO 4, H 3PO 4.

Fondations- les composés dont l'anion est l'ion hydroxyle OH - : KOH, Al(OH) 3.

Sur la fig. 1.4. les classes les plus importantes de composés inorganiques sont données.

Mots clés abstraits : Théorie atomique et moléculaire, atomes, molécules et ions, particules élémentaires, noyau, électron, proton, neutron.

philosophe grec ancien Démocrite Il y a 2500 ans, il a été suggéré que tous les corps sont constitués des particules les plus petites, invisibles, indivisibles et éternellement en mouvement - atomes. En traduction, "atome" signifie "indivisible".

La doctrine des molécules et des atomes s'est principalement développée aux XVIIIe et XIXe siècles. Grand scientifique russe MV Lomonossov a soutenu que les corps dans la nature sont constitués de corpuscules(molécules), qui comprennent éléments(atomes). Le scientifique a expliqué la variété des substances par la combinaison de différents atomes dans les molécules et la disposition différente des atomes dans celles-ci.

Le célèbre scientifique anglais est considéré comme le fondateur de la théorie atomique et moléculaire. Jean Dalton. Néanmoins, certaines idées sur les atomes et les molécules, exprimées par Lomonossov un demi-siècle avant Dalton, se sont avérées plus fiables, scientifiques. Par exemple, un scientifique anglais a nié la possibilité de l'existence de molécules formées d'atomes identiques.

Il n'a reçu la reconnaissance définitive qu'en 1860 lors du Congrès mondial des chimistes de Karlsruhe.

molécules

Chaque substance est composée de molécules identiques. Par exemple, l'eau est composée de molécules d'eau. Mais la taille des molécules d'eau est très petite, donc même une petite goutte d'eau contient un grand nombre de molécules qui ont la même composition et les mêmes propriétés.

molécules- Ce sont les plus petites particules de nombreuses substances, dont la composition et les propriétés chimiques sont les mêmes que celles d'une substance donnée. Dans les réactions chimiques, les molécules se décomposent, c'est-à-dire qu'elles sont des particules chimiquement divisibles. Les molécules sont constituées d'atomes.

atomes

Il convient de garder à l'esprit qu'il existe également des substances constituées d'atomes identiques individuels. Les plus petites particules qui conservent les propriétés chimiques caractéristiques de ces substances sont atomes. Ainsi, les gaz nobles - hélium, néon, argon, etc., sont constitués d'atomes individuels. Les atomes, contrairement aux molécules au cours de réactions chimiques ne sont pas divisés en parties plus petites.

atomes sont les plus petites particules de matière chimiquement indivisibles.

Particules élémentaires

A la fin du XIX-début du XX siècle. Les atomes se sont avérés être constitués de particules encore plus petites. Ces particules ont été nommées particules élémentaires . Au centre d'un atome se trouve une charge positive coeur entouré de particules chargées négativement électrons. La charge d'un électron est considérée comme égale à -1.

Le noyau d'un atome, à son tour, est également constitué de particules élémentaires. La composition des noyaux d'atomes comprend des particules chargées positivement - des protons et des particules qui ont presque la même masse que les protons, mais qui n'ont pas de charge - des neutrons. charge de protons numériquement égal à la charge de l'électron, mais de signe opposé (+1).

Par exemple, un atome d'hydrogène est constitué d'un noyau contenant un seul proton et un seul électron. Un atome d'hélium est constitué d'un noyau contenant 2 protons et 2 neutrons, ainsi que 2 électrons. L'atome de lithium est constitué d'un noyau contenant 3 protons, 4 neutrons et 3 électrons.

des ions

Certains atomes, en interaction avec d'autres atomes, peuvent perdre ou au contraire gagner un ou plusieurs électrons. En conséquence, un atome électriquement neutre se transforme en une particule chargée - et il. Si un atome perd un ou plusieurs électrons, on l'appelle un ion chargé positivement. Un atome qui a ajouté un ou plusieurs électrons est appelé un ion chargé négativement. Les ions de charges opposées sont attirés les uns vers les autres. La théorie électron-ion est examinée plus en détail dans le cours de physique ()