Acasă Diverse

Glosar pentru capitolul „Atomi, molecule și ioni. Subiect

De foarte multe ori se poate auzi opinia că atomul, fiind parte integrantă a moleculei, are aceleași proprietăți și are o structură similară. O astfel de poziție are dreptul de a exista doar parțial, deoarece particulele au comun și Caracteristici. Pentru început, este suficient să luăm în considerare proprietățile a două obiecte și, pe baza lor, să tragem concluzii suplimentare.

Un atom poate fi privit ca particulă elementară a unei substanțe omogene. O astfel de substanță, prin definiție, constă dintr-un singur element chimic (C, N, O și altele cu tabelul periodic Mendeleev). Este cea mai mică parte a unor astfel de elemente, care poate fi purtătorul proprietăților lor și se numește atom. Conform celor mai recente idei moderne, un atom este format din trei componente: protoni, neutroni și electroni.

Primele două subparticule alcătuiesc împreună miez de bază, care are o sarcină pozitivă. Electronii care se deplasează în jurul nucleului introduc o sarcină de compensare cu semnul opus. Astfel, se ajunge la prima concluzie că majoritatea atomilor sunt neutri din punct de vedere electric. În rest, datorită diferitelor procese fizice și chimice, atomii se pot atașa sau elibera electroni, ceea ce duce la apariția unei sarcini. Un atom are o masă și o dimensiune (determinate de mărimea nucleului) și determină Proprietăți chimice substante.

Moleculă

Molecula este cea mai mică unitate structurală a materiei. O astfel de substanță poate consta din mai multe elemente chimice. Cu toate acestea, o substanță monoatomică a unui element chimic, gazul inert argon, poate fi de asemenea considerată o moleculă. La fel ca atomii, este neutru din punct de vedere electric. Este posibil să ionizezi o moleculă, dar deja este mult mai dificil: atomii din interiorul moleculei sunt interconectați printr-o legătură covalentă sau ionică. Prin urmare, devine mult mai dificil să atașați sau să luați un electron. Majoritatea moleculelor au o structură arhitecturală complexă, în care fiecare atom își ia locul în avans.

Atom și moleculă: proprietăți generale

Structura. Ambele particule sunt unități structurale ale materiei. În acest caz, un atom înseamnă un element specific, în timp ce o moleculă include deja mai mulți atomi legați chimic, dar structura (nucleu pozitiv cu electroni negativi) rămâne aceeași.

neutralitate electrică. Cu absenta factori externi- interacțiuni cu ceilalți chimic, un câmp electric direcționat și alți iritanți - atomii și moleculele nu au încărcare.

substituţie. Un atom poate acționa ca o moleculă într-un caz - atunci când lucrează cu gaze inerte. De asemenea, mercurul monoatomic poate fi considerat o moleculă.

Prezența masei. Ambele particule au propria lor masă distinctă. În cazul unui atom, masa depinde de elementul chimic și este determinată de greutatea nucleului (protonul este de aproape 1500 de ori mai greu decât electronul, deci greutatea particulei negative nu este adesea luată în considerare). Masa unei molecule este determinată din ea formula chimica- elemente incluse în compoziția sa.

Atom și moleculă: proprietăți excelente

Indivizibilitate. Un atom este cel mai mic element de care este imposibil să se separe o particulă și mai mică. (Obținerea unui ion afectează doar sarcina, nu greutatea.) Molecula, la rândul ei, poate fi descompusă în molecule mai mici sau poate fi descompusă în atomi. Procesul de descompunere este ușor de realizat folosind catalizatori chimici. Uneori este suficientă doar încălzirea substanței.

existență liberă. O moleculă poate exista liber în natură. Un atom există în formă liberă numai în două cazuri:

Ca mercur monoatomic sau gaz inert.
În spațiul cosmic, orice element chimic poate fi găsit ca atomi individuali.

În alte cazuri, atomul face întotdeauna parte din moleculă.

formarea sarcinii. Interacțiunea dintre nucleu și electronul unui atom poate fi depășită cu ușurință chiar și prin cel mai mic câmp electric. Astfel, este ușor să obțineți un ion pozitiv sau negativ dintr-un atom. Prezența legăturilor chimice între atomi dintr-o moleculă necesită aplicarea unui câmp electric mult mai mare sau interacțiunea cu o altă substanță activă chimic.

Moleculă - cea mai mică particulă a unei substanțe care îi determină proprietățile, capabilă de existență independentă. Constă din atomi aceiași sau diferiți.

Compușii formați din aceiași atomi se numesc simplu(He, O 2, O 3, H 2, S 8) și format din diferiți atomi - complex(H20, H202, NH3, CC14, C2H5OH).

Figura 1.1 - Molecula de apă Figura 1.2 - Molecula de etanol.

Atomii dintr-o moleculă sunt ținuți de legături chimice rezultate din socializarea sau redistribuirea electronilor externi (de valență). Fiecare pereche de electroni socializată este reprezentată de o linie care leagă atomii legați.

ionii - particule monoatomice sau poliatomice încărcate formate ca urmare a detașării (atașării) unui electron (electroni) de la un atom sau moleculă cu formarea de învelișuri de electroni stabile energetic:

Formarea ionilor complecși este posibilă prin atașarea altor ioni la molecule neutre:

Formarea de sare comună NaCl din substanțe simple este însoțită de o tranziție completă a unui electron de la sodiu la clor cu formarea ionilor Na + și Cl-. Nu există molecule în NaCl cristalin. Cristalul de sare este format din cationi Na + și anioni Cl-, care formează o rețea tridimensională. Fiecare dintre ioni ocupă centrul unui octaedru, ale cărui vârfuri sunt ocupate de ioni de semn opus.

Se numește capacitatea unui atom de a atașa sau înlocui un anumit număr de alți atomi valenţă . Măsura valenței este numărul de atomi de hidrogen sau oxigen atașați unui element (EN n, EO m), cu condiția ca hidrogenul să fie monovalent și oxigenul bivalent.

Stare de oxidare - sarcina condiționată a unui atom al unui element, obținută din ipoteza că compusul este format din ioni. Poate fi pozitiv, negativ, zero, fracționar și este indicat printr-o cifră arabă cu semnul „+” sau „-” sub forma indexului din dreapta sus al simbolului elementului: Cl- I , Cl + VII , O- II, H+I, Mg+II, N-III, N+V, Cr+VI.

Pentru a determina starea de oxidare (s. o.) a unui element dintr-un compus (ion), se folosesc următoarele reguli:

1. În substanțele simple (H 2, S 8, P 4) p. despre. este egal cu zero.
2. Constanta s. despre. au elemente alcaline (E + I) și alcalino-pământoase (E + II), precum și fluor F-I.
3. Hidrogenul din majoritatea compușilor are s. despre. H+ (H20, CH4, HCI), în hidruri - H- (NaH, CaH2); Cu. despre. oxigenul, de regulă, este egal cu -II (O- II), în peroxizi (-O-O-) - -I (O- I).

4. În compuși binari ai nemetalelor, negativ c. despre. atribuit elementului din dreapta).

5. Suma algebrică p. despre. molecula este zero, ionul - sarcina sa.

Radicalii - particule formate atunci când o legătură chimică este ruptă și (sau) care conțin valență necompensată:

Un grup special este alcătuit din radicali liberi (SR) - particule chimice care conțin valență necompensată (electron), acestea pot fi neutre sau încărcate (radicali ioni).

unitate de formulă - formarea neutră din punct de vedere electric a unei structuri nemoleculare. Termenul este aplicabil în special compușilor cu compoziție variabilă.

Clasificarea particulelor și formațiunilor atomo-moleculare este prezentată în fig. 1.3.

Figura 1.3 - Clasificarea atomilor și moleculari

Electronegativitatea (EO) - capacitatea unui atom de a trage un electron spre sine într-un compus chimic.

Electronegativitatea se bazează pe următoarele justificări fizice (scale):

Scară pauling Se bazează pe energia de legare în formarea unei substanțe complexe din cele simple.

Scară Mulliken- EO este proporțională cu jumătatea diferenței dintre primul potențial de ionizare și afinitatea electronilor EO ~ 0,5 ( eu 1 + E cf).

Scara Allred se bazează pe forța electrostatică care acționează asupra electronului exterior

Unde Z eff este sarcina efectivă a nucleului atomic,

e- sarcina electronilor;

r este raza covalentă.

Diferența de electronegativitate a elementelor dintr-un compus este proporțională cu ionicitatea legăturii atomilor care interacționează; diferența zero corespunde formării unei legături covalente.

Formulă empirică este alcătuită din simbolurile atomice ale elementelor, scrise într-o anumită ordine una după alta, ținând cont de numărul de atomi ai fiecărui element (indicat prin indice la simbolurile atomilor corespunzători).

Formulă moleculară corespunde adevăratei compoziţii moleculare a compusului: S 2 Cl 2 , C 6 H 6 şi nu SCl, CH. La modificarea compoziției moleculei în funcție de temperatură se ia cea mai simplă formulă: S, P, NO 2 în loc de S 8, P 4, N 2 O 4.

LA formula structurala indicați secvența de conectare a atomilor dintr-o moleculă (plat formula structurala) și aranjarea spațială a atomilor din compus (formula structurală de proiecție).

Cationîn formulele sărurilor se pune întotdeauna pe primul loc: MgCl 2, KMnO 4, (NH 4) 2 CO 3.

Model 1.3 - Calculator de greutate moleculară

Dacă sarea conține mai mult de un cation sau mai mult de un anion, atunci în formulă sunt scrise în ordinea creșterii electronegativității: KCr(SO 4) 2, PtBr 2 Cl 2.

acizi sunt considerate săruri ale protonului H+: HCl, H2SO4, H3PO4.

Fundamente- compuși în care anionul este ionul hidroxid OH-: KOH, Al (OH) 3.

Pe fig. 1.4 prezintă cele mai importante clase de compuși anorganici.

Figura 1.4 - Cele mai importante clase de compuși anorganici

cârtiță - cantitatea de substanță care conține același număr de particule sau unități structurale (atomi, ioni, molecule, radicali, electroni, echivalenți etc.) cât există atomi de carbon în 12 g de izotop de carbon-12 (numărul lui Avogadro).

Atom Atom

Element chimic

Moleculă

Si el

Definiți conceptele de cantitate de substanță, masă molară, masă atomică?

În sistemul SI internațional, molul este luat ca unitate de cantitate a unei substanțe.

MOL este cantitatea de substanță (n) care conține 6,02. 10 23 unități structurale (atomi, molecule, ioni) ale unei substanțe date (6,02 10 23 particule, număr Avogadro N A) 1 mol de atomi de H, 1 mol de molecule de H 2

Unitatea de masă atomică (a.m.u.)- unitate de masă în afara sistemului.

O unitate de masă atomică este o unitate de masă egală cu 1/12 din masa unui atom al izotopului de carbon 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 amu \u003d 1,66 10 -27 kg \u003d 1,66 10 -24 g 1 amu ≈ masa de proton sau neutron.

Masa a 1 mol de substanță în grame [M] = [g/mol]

Masa molară este numeric egală cu masa moleculară relativă

M = dl

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

M (H2O) \u003d 18,0152 g / mol

Masa molară este egală cu produsul dintre masa m 0 a unei molecule a unei substanțe date și constanta Avogadro

M \u003d N A m 0

m in-va \u003d n M

Care om de știință a descoperit legea constanței compoziției?

Legea constanței compoziției materiei:

Formulat de J.-L. Proust în 1799.

Orice substanță pură, indiferent de metoda de preparare, are întotdeauna o compoziție calitativă și cantitativă constantă.

Formularea modernă a legii constanței compoziției materiei este următoarea:

Compoziția compușilor structurii moleculare este constantă, indiferent de metoda de preparare a acestora. Compoziția compușilor cu structură nemoleculară (cu o rețea cristalină atomică, ionică sau metalică) nu este constantă și depinde de metoda de preparare a acestora.

Compuși permanenți- daltonide (în memoria chimistului și fizicianului englez Dalton).

Compoziția este exprimată prin formule simple cu indici stoichiometrici întregi, de exemplu:

H20, HCI, CC14, CO2

Compuși cu compoziție variabilă- berthollide (în memoria chimistului francez Berthollet).

Compoziția berthollidelor variază și nu corespunde rapoartelor stoichiometrice, de exemplu

FeSx, unde 1,02< x < 1,10

sens fizic numărul atomic al unui element chimic?

Numărul ordinal al unui element chimic
coincide cu numărul de sarcini elementare pozitive din nucleu.
Și acest număr de electroni care se rotesc în jurul nucleului este o constantă. Numărul de serie este sarcina nucleului, adică numărul de protoni.

Ce determină proprietățile metalice ale elementelor chimice?

Manifestarea proprietăților metalice este determinată în primul rând de capacitatea atomilor element dat donează electroni din stratul exterior de electroni. Prezența electronilor liberi în metale este responsabilă pentru conductivitatea lor electrică ridicată. Întărirea proprietăților metalice ale metalelor alcaline cu creșterea numărului atomic al elementului este asociată în primul rând cu o creștere a razelor atomilor lor, adică cu o creștere a numărului de straturi de electroni.

Care este numărul de masă al unui atom?

Masa unui atom în amu sau numărul de masă pe care îl putem găsi în PS, este determinat de masa tuturor protonilor și de masa tuturor neutronilor nucleului.

Care este numărul de neutroni dintr-un atom de P?

Numărul de neutroni din atomul P este 16, deoarece numărul de masă (31) este numărul de protoni (15).

Cum se scrie formula electronică a unui atom? Reguli pentru umplerea orbitalilor atomici.

Principiul Pauli (interdicție)

Un AO nu poate conține mai mult de doi electroni, care trebuie să aibă spinuri diferite. Un atom nu poate avea doi electroni cu același set de toate cele patru numere cuantice.

regula lui Hund.

Starea stabilă a atomului corespunde unei astfel de distribuții a electronilor în cadrul subnivelului energetic, la care valoarea absolută a spinului total al atomului este maximă.

Ce este un hidrat cristalin?

Hidratează cristalele- cristale care conțin molecule de apă și se formează dacă cationii formează o legătură mai puternică cu moleculele de apă din rețeaua cristalină decât legătura dintre cationi și anioni din cristalul unei substanțe anhidre. Exemplu: gips CaSO42H2O.

Ce se înțelege prin termenii: moleculă, ion, atom, element chimic?

Atom- cea mai mică particulă a unui element chimic, care este purtătoarea proprietăților sale (limita divizibilității chimice a materiei). Atom este o particulă neutră din punct de vedere electric constând dintr-un nucleu încărcat pozitiv și electroni încărcați negativ.

Element chimic este o colecție de atomi cu aceeași sarcină nucleară. Obiectul de studiu în chimie îl reprezintă elementele chimice și compușii acestora.

Moleculă- Aceasta este o particulă neutră din punct de vedere electric, formată atunci când apar legături covalente între atomi ai unuia sau mai multor elemente, ceea ce determină proprietățile chimice ale unei substanțe.

Si el- o particulă încărcată electric (pozitiv sau negativ) (atom, moleculă), formată, de obicei, ca urmare a pierderii sau câștigării unuia sau mai multor electroni de către atomi sau molecule.

Sarcina unui ion este un multiplu al sarcinii unui electron. Conceptul și termenul ion a fost introdus în 1834 de Michael Faraday, care, studiind efectul curentului electric asupra soluțiilor apoase de acizi, alcaline și săruri, a sugerat că conductivitatea electrică a unor astfel de soluții se datorează mișcării ionilor. Ionii încărcați pozitiv care se deplasează în soluție spre polul negativ (catod) Faraday numiți cationi, iar ionii încărcați negativ care se deplasează spre polul pozitiv (anod) - anioni.

Moleculă - cea mai mică particulă a unei substanțe care îi determină proprietățile, capabilă de existență independentă. Constă din atomi aceiași sau diferiți.

Compușii formați din aceiași atomi se numesc simplu(He, O 2, O 3, H 2, S 8) și format din diferiți atomi - complex(H2O, H2O2, NH3, CC14, C2H5OH).

Formarea sării de masă NaCl din substanțe simple este însoțită de un transfer complet al unui electron de la sodiu la clor cu formarea de ioni Na + și Cl -. Nu există molecule în NaCl cristalin. Cristalul de sare este format din cationi Na + și anioni Cl -, care formează o rețea tridimensională. Fiecare dintre ioni ocupă centrul unui octaedru, ale cărui vârfuri sunt ocupate de ioni de semn opus.

Stare de oxidare - sarcina condiționată a unui atom al unui element, obținută în ipoteza că compusul este format din ioni. Poate fi pozitiv, negativ, zero, fracționar și este indicat printr-o cifră arabă cu semnul „+” sau „–” sub forma indexului din dreapta sus al simbolului elementului: Cl –, Cl 7+, O 2– , H+, Mg2+, N3–, N5+, Cr6+.

Pentru a determina starea de oxidare (s. o.) a unui element dintr-un compus (ion), se folosesc următoarele reguli:

Radicalii - particule formate atunci când o legătură chimică este ruptă și (sau) care conțin valență necompensată:

Electronegativitatea (EO) - capacitatea unui atom de a trage un electron spre sine într-un compus chimic.

Electronegativitatea se bazează pe următoarele justificări fizice (scale):

Scara Pauling se bazează pe energia de legare în timpul formării unei substanțe complexe din cele simple.

Scara Mulliken - EO este proporțională cu jumătatea diferenței dintre primul potențial de ionizare și afinitatea electronilor EO ~ 0,5 ∙ ( eu 1 + E cf).

Scara Allred-Rochow se bazează pe forța electrostatică care acționează asupra electronului exterior

Unde Z eff este sarcina efectivă a nucleului atomic, e este sarcina electronilor; r este raza covalentă.

Formulă empirică este alcătuită din simboluri atomice ale elementelor scrise într-o anumită ordine una după alta.

Formulă moleculară corespunde adevăratei compoziții moleculare a compusului: S 2Cl 2, C 6H 6, și nu SCl, CH. Când compoziția moleculei se modifică în funcție de temperatură, se ia cea mai simplă formulă: S, P, NO 2 în loc de S 8, P 4, N 2O 4.

LA formula structurala sunt indicate secvența de conectare a atomilor din moleculă (formula structurală plată) și dispunerea spațială a atomilor din compus (formula structurală de proiecție).

Cationîn formulele cu sare, este întotdeauna primul: MgCl 2, KMnO 4, (NH 4) 2CO 3.

Dacă sarea conține mai mult de un cation sau mai mult de un anion, atunci în formulă sunt scrise în ordinea alfabetică a simbolurilor lor: KCr (SO 4) 2, PtBr 2Cl 2.

acizi sunt considerate săruri ale protonului H+: HCl, H2SO4, H3PO4.

Fundamente- compuși în care anionul este ionul hidroxil OH -: KOH, Al (OH) 3.

Pe fig. 1.4. sunt date cele mai importante clase de compuși anorganici.

cârtiță - cantitatea de substanță care conține același număr de particule sau unități structurale (atomi, ioni, molecule, radicali, electroni, echivalenți etc.) ca la 12 a. e.m. izotopul carbon-12.

Cuvinte cheie ale rezumatului: Teoria atomică și moleculară, atomi, molecule și ioni, particule elementare, nucleu, electron, proton, neutron.

filosof grec antic Democrit Acum 2500 de ani sugera că toate corpurile constau din cele mai mici particule invizibile, indivizibile, care se mișcă veșnic - atomi. În traducere, „atom” înseamnă „indivizibil”.

Doctrina moleculelor și atomilor a fost dezvoltată în principal în secolele XVIII-XIX. Mare om de știință rus M. V. Lomonosov a susținut că corpurile în natură sunt formate din corpusculi(molecule), care includ elemente(atomi). Omul de știință a explicat varietatea de substanțe prin combinarea diferiților atomi din molecule și aranjarea diferită a atomilor din acestea.

Celebrul om de știință englez este considerat a fi fondatorul teoriei atomice și moleculare. John Dalton. Cu toate acestea, unele idei despre atomi și molecule, exprimate de Lomonosov cu o jumătate de secol înainte de Dalton, s-au dovedit a fi mai fiabile, științifice. De exemplu, un om de știință englez a negat posibilitatea existenței unor molecule formate din atomi identici.

A primit recunoașterea finală abia în 1860 la Congresul Mondial al Chimiștilor de la Karlsruhe.

molecule

Fiecare substanță este alcătuită din molecule identice. De exemplu, apa este alcătuită din molecule de apă. Dar dimensiunea moleculelor de apă este foarte mică, așa că chiar și o picătură mică de apă conține un număr mare de molecule care au aceeași compoziție și proprietăți.

molecule- Acestea sunt cele mai mici particule din multe substanțe, a căror compoziție și proprietăți chimice sunt aceleași cu cele ale unei substanțe date. În reacțiile chimice, moleculele se descompun, adică sunt particule divizibile chimic. Moleculele sunt formate din atomi.

atomi

Trebuie avut în vedere faptul că există și substanțe formate din atomi individuali identici. Cele mai mici particule care păstrează proprietățile chimice caracteristice unor astfel de substanțe sunt atomi. Deci, gazele nobile - heliu, neon, argon etc., constau din atomi individuali Atomi, spre deosebire de moleculele din cursul reacții chimice nu sunt împărțite în părți mai mici.

atomi sunt cele mai mici particule de materie indivizibile din punct de vedere chimic.

Particule elementare

La sfârșitul secolului XIX-începutul secolului XX. S-a descoperit că atomii sunt formați din particule și mai mici. Aceste particule au fost numite particule elementare . În centrul unui atom se află o încărcare pozitivă nucleuînconjurat de particule încărcate negativ electroni. Sarcina unui electron este considerată egală cu -1.

Nucleul unui atom, la rândul său, este format și din particule elementare. Compoziția nucleelor atomilor include particule încărcate pozitiv - protoni și particule care au aproape aceeași masă ca protonii, dar nu au o sarcină - neutroni. sarcina de protoni egal numeric cu sarcina electronului, dar are semnul opus (+1).

De exemplu, un atom de hidrogen este format dintr-un nucleu care conține doar un proton și un electron. Un atom de heliu este format dintr-un nucleu care conține 2 protoni și 2 neutroni, precum și 2 electroni. Atomul de litiu este format dintr-un nucleu care conține 3 protoni, 4 neutroni și 3 electroni.

ionii

Unii atomi, interacționând cu alți atomi, pot pierde sau, dimpotrivă, câștiga unul sau mai mulți electroni. Ca rezultat, un atom neutru din punct de vedere electric se transformă într-o particulă încărcată - si el. Dacă un atom pierde unul sau mai mulți electroni, se numește ion încărcat pozitiv. Un atom care a adăugat unul sau mai mulți electroni se numește ion încărcat negativ. Ionii încărcați opus sunt atrași unul de celălalt. Teoria electron-ion este considerată mai detaliat în cursul fizicii ()