Dom Razno

Pojmovnik za poglavlje “Atomi, molekule i ioni. Predmet

Vrlo često možete čuti mišljenje da atom, kao sastavni dio molekule, ima ista svojstva i ima sličnu strukturu. Ova pozicija samo djelomično ima pravo postojati, budući da čestice imaju zajednički i značajke. Za početak je dovoljno razmotriti svojstva dva objekta i na temelju njih izvući daljnje zaključke.

Atom se može zamisliti kao elementarna čestica homogene tvari. Takva tvar, po definiciji, sastoji se od samo jednog kemijskog elementa (C, N, O i drugi s periodni sustav elemenata Mendeljejev). Najmanji dio takvih elemenata koji može biti nositelj svojih svojstava naziva se atom. Prema najnovijim suvremenim konceptima, atom se sastoji od tri komponente: protona, neutrona i elektrona.

Prve dvije podčestice zajedno čine osnovna jezgra, koji ima pozitivan naboj. Elektroni koji se kreću oko jezgre unose kompenzacijski naboj suprotnog predznaka. Dakle, dolazi se do prvog zaključka da je većina atoma električki neutralna. Što se tiče preostalog dijela, zbog različitih fizikalnih i kemijskih procesa, atomi mogu pričvrstiti ili otpustiti elektrone, što dovodi do pojave naboja. Atom ima masu i veličinu (određenu veličinom jezgre) i određuje Kemijska svojstva tvari.

Molekula

Molekula je minimalna strukturna jedinica materije. Takva se tvar može sastojati od nekoliko kemijskih elemenata. Međutim, monoatomska tvar jednog kemijskog elementa - inertni plin argon - također se može smatrati molekulom. Kao i atomi, električki je neutralan. Moguće je ionizirati molekulu, ali je to mnogo teže: atomi unutar molekule međusobno su povezani kovalentnom ili ionskom vezom. Stoga postaje mnogo teže dodati ili oduzeti elektron. Većina molekula ima složenu arhitektonsku strukturu, gdje svaki atom zauzima mjesto koje mu je unaprijed dodijeljeno.

Atom i molekula: opća svojstva

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

Električna neutralnost. S odsutnošću vanjski faktori- interakcija s drugima kemijski, usmjereno električno polje i drugi podražaji – atomi i molekule nemaju naboj.

Zamjena. Atom može djelovati kao molekula u jednom slučaju - kada radi s inertnim plinovima. Monatomska živa također se može smatrati molekulom.

Dostupnost mase. Obje čestice imaju svoju zasebnu masu. U slučaju atoma masa ovisi o kemijskom elementu i određena je težinom jezgre (proton je gotovo 1500 puta teži od elektrona, pa se težina negativne čestice često ne uzima u obzir). Masa molekule određuje se na temelju njezine kemijska formula- elementi uključeni u njegov sastav.

Atom i molekula: izvrsna svojstva

Nedjeljivost. Atom je najmanji element iz kojeg se ne može izdvojiti još manja čestica. (Dobijanje iona utječe samo na naboj, ne na težinu). Molekula se pak može podijeliti na manje molekule ili se može rastaviti na atome. Proces razgradnje lako se postiže pomoću kemijskih katalizatora. Ponekad je dovoljno samo zagrijavanje tvari.

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

Kao monoatomska živa ili inertni plin.
U svemirskim uvjetima bilo koji kemijski elementi mogu postojati kao pojedinačni atomi.

U drugim slučajevima, atom je uvijek dio molekule.

Stvaranje naboja. Međudjelovanje između jezgre i elektrona u atomu može se lako prevladati čak i najmanjim električnim poljem. Dakle, lako je dobiti pozitivan ili negativan ion iz atoma. Prisutnost kemijskih veza između atoma unutar molekule zahtijeva primjenu mnogo većeg električnog polja ili interakciju s drugom kemijski aktivnom tvari.

Molekula - najmanja čestica tvari koja određuje njezina svojstva i sposobna je samostalno postojati. Sastoji se od identičnih ili različitih atoma.

Spojevi sastavljeni od identičnih atoma nazivaju se jednostavan(He, O 2, O 3, H 2, S 8), i one koje tvore različiti atomi - kompleks(H20, H202, NH3, CCl4, C2H5OH).

Slika 1.1 - Molekula vode Slika 1.2 - Molekula etanola.

Atome u molekuli drže zajedno kemijske veze koje nastaju kao rezultat dijeljenja ili redistribucije vanjskih (valentnih) elektrona. Svaki zajednički par elektrona predstavljen je linijom koja povezuje povezane atome.

Ioni - nabijene jedno- ili poliatomske čestice nastale kao rezultat odvajanja (pripajanja) elektrona (elektrona) od atoma ili molekule uz stvaranje energetski stabilnih elektronskih ljuski:

Stvaranje složenih iona moguće je dodavanjem drugih iona neutralnim molekulama:

Stvaranje kuhinjske soli NaCl iz jednostavne tvari prati potpuni prijenos elektrona s natrija na klor uz stvaranje iona Na + i Cl-. U kristalnom NaCl nema molekula. Kristal kuhinjske soli sastoji se od kationa Na+ i aniona Cl-, koji tvore trodimenzionalnu rešetku. Svaki ion zauzima središte oktaedra, čiji su vrhovi zauzeti ionima suprotnog predznaka.

Sposobnost atoma da pričvrsti ili zamijeni određeni broj drugih atoma naziva se valencija . Valencija se mjeri brojem atoma vodika ili kisika vezanih na element (EH n, EO m), pod uvjetom da je vodik jednovalentan, a kisik dvovalentan.

Oksidacijsko stanje - uvjetni naboj atoma elementa, dobiven pod pretpostavkom da se spoj sastoji od iona. Može biti pozitivan, negativan, nula, razlomak i označava se 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 (ionu) koriste se sljedeća pravila:

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

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

5. Algebarski zbroj str. O. molekula je jednaka nuli, ion - njegov naboj.

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

Posebnu skupinu čine slobodni radikali (FR) - kemijske čestice koje sadrže nekompenziranu valenciju (elektron), mogu biti neutralne ili nabijene (ioni radikala).

Formula jedinica - električki neutralna formacija nemolekularne strukture. Izraz 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 u kemijskom spoju sebi privuče elektron.

Elektronegativnost se temelji na sljedećim fizičkim opravdanjima (ljestvicama):

Skala Pauling temelji se na energiji vezanja pri nastanku složene tvari iz jednostavnih.

Skala Mullikena- EO je proporcionalan polurazlici prvog potencijala ionizacije i afiniteta elektrona EO ~ 0,5 ( ja 1 + E Oženiti se).

Allredova ljestvica temelji se na elektrostatičkoj sili koja djeluje na vanjski elektron

Gdje Z eff je efektivni naboj atomske jezgre,

e- naboj elektrona;

r- kovalentni radijus.

Razlika u elektronegativnosti elemenata u spoju proporcionalna je ionizmu veze atoma koji međusobno djeluju; razlika nula odgovara stvaranju 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 molekulskom sastavu spoja: S 2 Cl 2, C 6 H 6, a ne SCl, CH. Kada se sastav molekule mijenja ovisno o temperaturi, uzima se najjednostavnija formula: S, P, NO 2 umjesto S 8, P 4, N 2 O 4.

U strukturna formula naznačen je redoslijed povezivanja atoma u molekuli (pl strukturna formula) i prostorni raspored atoma u spoju (projekcijska strukturna formula).

Kation u solnim formulama 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 oni pišu prema 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.

Temelji- spojevi u kojima je anion hidroksidni ion OH-: KOH, Al(OH) 3.

Na sl. Tablica 1.4 prikazuje najvažnije klase anorganskih spojeva.

Slika 1.4 - Najvažnije klase anorganskih spojeva

Madež - 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 ugljik-12 (Avogadrov broj).

Atom Atom

Kemijski element

Molekula

I on

Definirajte pojmove količina tvari, molarna masa, atomska masa?

U međunarodnom SI sustavu, jedinica količine tvari je mol.

MOL je količina tvari (n) koja sadrži 6.02. 10 23 strukturne jedinice (atomi, molekule, ioni) dane tvari (6,02 10 23 čestice, Avogadrov broj N A) 1 mol H atoma, 1 mol H 2 molekula

Jedinica atomske mase (a.m.u.)- izvansustavna 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 tvari u gramima [M] = [g/mol]

Molarna masa je numerički jednaka relativnoj molekulskoj masi

M = g

Mr (H2O) = 18,0152 a.m.u.

M(H20) = 18,0152 g/mol

Molarna masa jednaka je umnošku mase m 0 jedne molekule dane tvari i Avogadrove konstante.

M = N A m 0

m in-va = n M

Koji je znanstvenik otkrio zakon stalnosti sastava?

Zakon stalnosti sastava materije:

Formulirao J.-L. Proust je 1799. godine.

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

Moderna formulacija zakona stalnosti sastava materije je sljedeća:

Sastav spojeva s molekularnom strukturom je konstantan bez obzira na način njihove priprave. Sastav spojeva nemolekularne strukture (s atomskom, ionskom ili metalnom kristalnom rešetkom) nije stalan i ovisi o načinu njihova dobivanja.

Trajni spojevi- Daltonidi (u spomen na engleskog kemičara i fizičara Daltona).

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

H2O, HCl, CCl4, CO2

Promjenjivi spojevi- berthollides (u spomen na francuskog kemičara Bertholleta).

Sastav bertolida varira i ne slijedi stehiometrijske odnose, npr.

FeS x, gdje je 1,02< x < 1,10

Fizičko značenje serijski broj kemijskog elementa?

Serijski broj kemijskog elementa
poklapa se s brojem pozitivnih elementarnih naboja u jezgri.
A ovaj broj elektrona koji rotiraju oko jezgre je konstanta. Atomski broj je naboj jezgre, odnosno broj protona.

Što određuje metalna svojstva kemijskih elemenata?

Manifestacija metalnih svojstava određena je, prije svega, sposobnošću atoma ovog elementa donirati elektrone iz vanjskog sloja elektrona. Upravo je prisutnost slobodnih elektrona u metalima odgovorna za njihovu visoku električnu vodljivost. Pojačanje metalnih svojstava alkalnih metala s povećanjem atomskog broja elementa povezano je prvenstveno s povećanjem polumjera njihovih atoma, odnosno s povećanjem broja elektronskih slojeva.

Koliki je maseni broj atoma?

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

Koliki je broj neutrona u atomu P?

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

Kako stvoriti elektronsku formulu atoma? Pravila popunjavanja atomskih orbitala.

Paulijevo načelo isključenja

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

Hundovo pravilo.

Stabilno stanje atoma odgovara takvoj raspodjeli elektrona unutar energetske podrazine pri kojoj je apsolutna vrijednost ukupnog spina atoma maksimalna.

Što je kristalni hidrat?

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

Što se podrazumijeva pod pojmovima: molekula, ion, atom, kemijski element?

Atom– najmanja čestica kemijskog elementa koja je nositelj njegovih svojstava (granica kemijske djeljivosti tvari). Atom je električki neutralna čestica koja se sastoji od pozitivno nabijene jezgre i negativno nabijenih elektrona.

Kemijski element je skup atoma s istim nuklearnim nabojem. Predmet proučavanja kemije su kemijski elementi i njihovi spojevi.

Molekula je električki neutralna čestica koja nastaje stvaranjem kovalentnih veza između atoma jednog ili više elemenata, što određuje kemijska svojstva tvari.

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

Naboj iona višekratnik je naboja elektrona. Pojam i termin ion uveo je 1834. godine Michael Faraday, koji je, proučavajući učinak električne struje na vodene otopine kiselina, lužina i soli, sugerirao da je električna vodljivost takvih otopina posljedica kretanja iona. 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.

Molekula – najmanja čestica tvari koja određuje njezina svojstva i sposobna je za samostalno postojanje. Sastoji se od identičnih ili različitih atoma.

Spojevi sastavljeni od identičnih atoma nazivaju se jednostavan(He, O 2, O 3, H 2, S 8), i one koje tvore različiti atomi - kompleks(H20, H202, NH3, CCl4, C2H5OH).

Ioni – nabijene jedno- ili poliatomske čestice nastale kao rezultat odvajanja (pripajanja) elektrona (elektrona) od atoma ili molekule uz stvaranje energetski stabilnih elektronskih ljuski:

Stvaranje kuhinjske soli NaCl iz jednostavnih tvari prati potpuni prijenos elektrona s natrija na klor uz stvaranje iona Na + i Cl –. U kristalnom NaCl nema molekula. Kristal kuhinjske soli sastoji se od kationa Na + i aniona Cl – koji tvore trodimenzionalnu rešetku. Svaki ion zauzima središte oktaedra, čiji su vrhovi zauzeti ionima suprotnog predznaka.

Oksidacijsko stanje – uvjetni naboj atoma elementa, dobiven pod pretpostavkom da se spoj sastoji od iona. Može biti pozitivan, negativan, nula, razlomak i označava se 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 (ionu) koriste se sljedeća pravila:

Radikali – čestice nastale kada se kemijska veza prekine i (ili) sadrže nekompenziranu valenciju:

Elektronegativnost (EO) – sposobnost atoma da u kemijskom spoju sebi privuče elektron.

Elektronegativnost se temelji na sljedećim fizičkim opravdanjima (ljestvicama):

Paulingova ljestvica temelji se na energiji vezivanja nastanka složene tvari iz jednostavnih.

Mulliken – EO ljestvica proporcionalna je polurazlici prvog ionizacijskog potencijala i afiniteta elektrona EO ~ 0,5 ∙ ( ja 1 + E Oženiti se).

Allred-Rochow-ova ljestvica temelji se na elektrostatičkoj sili koja djeluje na vanjski elektron

Gdje Z eff je efektivni naboj atomske jezgre, e– naboj elektrona; r– kovalentni radijus.

Razlika u elektronegativnosti elemenata u spoju proporcionalna je ionizmu veze atoma koji međusobno djeluju; razlika nula odgovara stvaranju kovalentne veze.

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

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

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

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

Ako sol sadrži više od jednog kationa ili više od jednog aniona, oni 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.

Temelji– spojevi u kojima je anion hidroksilni ion OH –: KOH, Al(OH) 3.

Na sl. 1.4. Dane su najvažnije klase anorganskih spojeva.

Madež - količina tvari koja sadrži isti broj čestica ili strukturnih jedinica (atoma, iona, molekula, radikala, elektrona, ekvivalenata itd.) kao u 12 a. npr. izotop ugljik-12.

Ključne riječi sažetka: atomsko-molekularna znanost, atomi, molekule i ioni, elementarne čestice, jezgra, elektron, proton, neutron.

starogrčki filozof Demokrit Prije 2500 godina sugerirao je da se sva tijela sastoje od sićušnih, nevidljivih, nedjeljivih čestica koje se neprestano kreću - atomi. U prijevodu, "atom" znači "nedjeljiv".

Doktrina o molekulama i atomima uglavnom je razvijena u 18.-19. stoljeću. Veliki ruski znanstvenik M. V. Lomonosov tvrdio da se tijela u prirodi sastoje od tjelešce(molekule), koje uključuju elementi(atomi). Raznolikost tvari znanstvenik je objasnio kombinacijom različitih atoma u molekulama i različitim rasporedom atoma u njima.

Utemeljiteljem atomsko-molekularne znanosti smatra se poznati engleski znanstvenik John Dalton. Ipak, neke ideje o atomima i molekulama, koje je pola stoljeća prije Daltona izrazio Lomonosov, pokazale su se pouzdanijima i znanstvenijima. Na primjer, jedan engleski znanstvenik zanijekao je mogućnost postojanja molekula formiranih od identičnih atoma.

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

Molekule

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

Molekule- to su najsitnije čestice mnogih tvari čiji su sastav i kemijska svojstva jednaki onima dane tvari. Tijekom kemijskih reakcija molekule se raspadaju, odnosno one su kemijski djeljive 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 kemijska svojstva takvih tvari su atomi. Dakle, plemeniti plinovi - helij, neon, argon itd. - sastoje se od pojedinačnih atoma. Atomi, za razliku od molekula, kemijske reakcije nisu podijeljeni na manje dijelove.

Atomi- To su najmanje kemijski nedjeljive čestice materije.

Elementarne čestice

Krajem 19. i početkom 20.st. Otkriveno je da se atomi sastoje od još manjih čestica. Te su se čestice zvale elementarne čestice . U središtu atoma nalazi se pozitivno nabijen jezgra, oko kojih se nalaze negativno nabijene čestice - elektroni. Smatra se da je naboj elektrona -1.

Jezgra atoma, pak, također se sastoji od elementarnih čestica. U jezgri atoma nalaze se pozitivno nabijene čestice – protoni i čestice koje imaju gotovo istu masu kao protoni, ali nemaju naboj – neutroni. Protonski naboj brojčano jednak naboju elektrona, ali ima suprotan predznak (+1).

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

Ioni

Neki atomi, u interakciji s drugim atomima, mogu izgubiti ili, obrnuto, dobiti jedan ili više elektrona. Kao rezultat, električki neutralni atom pretvara se u nabijenu česticu - i on. Ako atom izgubi jedan ili više elektrona, naziva se pozitivno nabijeni ion. Atom koji je dodatno dodao jedan ili više elektrona naziva se negativno nabijen ion. Suprotno nabijeni ioni međusobno se privlače. O teoriji elektrona i iona detaljnije se govori u kolegiju fizike ()