Атомно – молекулярное учение.

1. Все вещества состоят из молекул. Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

2. Молекулы состоят из атомов. Атом – наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства. Различным элементам соответствуют различные атомы.

3. Молекулы и атомы находятся в непрерывном движении; между ними существуют силы притяжения и отталкивания.

 

Химический элемент – это вид атомов, характеризующийся определенными зарядами ядер и строением электронных оболочек. В настоящее время известно 110 элементов: 89 из них найдены в природе (на Земле), остальные получены искусственным путем. Атомы существуют в свободном состоянии, в соединениях с атомами того же или других элементов, образуя молекулы. Способность атомов вступать во взаимодействие с другими атомами и образовывать химические соединения определяется его строением. Атомы состоят из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, движущихся вокруг него, образуя электронейтральную систему, которая подчиняется законам, характерным для микросистем.

 

Атомное ядро – центральная часть атома, состоящая из Z протонов и N нейтронов, в которой сосредоточена основная масса атомов.

 

Заряд ядра – положительный, по величине равен количеству протонов в ядре или электронов в нейтральном атоме и совпадает с порядковым номером элемента в периодической системе. Сумма протонов и нейтронов атомного ядра называется массовым числом А = Z + N.

 

Изотопы – химические элементы с одинаковыми зарядами ядер, но различными массовыми числами за счет разного числа нейтронов в ядре.

 

Массовое 6 6 3 3

Число А 3 Си и 5 5 Cl и 7

Э 2 2 Си; 1 1 С

Заряд Z 9 9 7 7

ядра

 

Химическая формула – это условная запись состава вещества с помощью химических знаков (предложены в 1814 г. Й. Берцелиусом) и индексов (индекс – цифра, стоящая справа внизу от символа. Обозначает число атомов в молекуле). Химическая формула показывает, атомы каких элементов и в каком отношении соединены между собой в молекуле.

 

Аллотропия – явление образования химическим элементом нескольких простых веществ, различающихся по строению и свойствам. Простые вещества – молекулы, состоят из атомов одного и того же элемента.

Сложные вещества – молекулы, состоят из атомов различных химических элементов.

 

Международная единица атомных масс равна ¹/12 массы изотопа ¹²С – основного изотопа природного углерода.

 

1 а. е.м. = ¹/₁₂ • m (¹²С) = 1, 66057 • 10^-24 г

 

Относительная атомная масса ( А_r) – безразмерная величина, равная отношению средней массы атома элемента (с учетом процентного содержания изотопов в природе) к ¹/₁₂ массы атома ¹²С.

 

Средняя абсолютная масса атома (т) равна относительной атомной массе, умноженной на а.е.м.

 

А_r(Мg) = 24,312

m_(Mg) = 24,312 • 1,66057 • 10^-24 = 4,037 • 10^{-23 г}

 

Относительна молекулярная масса (М_r) – безразмерная величина, показывающая, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше ¹/₁₂ массы атома углерода ¹²С.

 

М_r = m_r / (¹/₁₂ m_a (¹²C))

m_r – масса молекулы данного вещества;

m_a(¹²C) – масса атома углерода ¹²С.

 

М_r = А_r(э). Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс всех элементов с учетом индексов.

 

Примеры.

 

M_r(B₂O₃) = 2 ∙ A_r(B) + 3 ∙ A_r(O) = 2 ∙ 11 + 3 ∙ 16 = 70

 

M_r (KАl(SO₄)₂) = 1 ∙ A_r(K) + 1 ∙ A_r(Al) + 1 ∙ 2 ∙ A_r(S) + 2 ∙ 4 ∙ A_r(O) = 1 ∙ 39 + 1 ∙ 27

+ 1 ∙ 2 ∙ 32 + 2 ∙ 4 ∙ 16 = 258

 

Абсолютная масса молекулы равна относительной молекулярной массе, умноженной на а. е.м. Число атомов и молекул в обычных образцах веществ очень велико, поэтому при характеристике количества вещества используют специальную единицу измерения – моль.

 

Количество вещества, моль. Означает определенное число структурных элементов (молекул, атомов, ионов). Обозначается, измеряется в моль. Моль – количество вещества, содержащее столько же частиц, сколько содержится атомов в 12 г углерода.

 

Число Авогадро ди Кваренья (N_A). Количество частиц в 1 моль любого вещества одно и то же и равно 6,02 ∙ 10²³. (Постоянная Авогадро имеет размерность – моль^-1).

 

Пример.

Сколько молекул содержится в 6,4 г серы?

Молекулярная масса серы равна 32 г/моль. Определяем количество г/моль вещества в 6,4 г серы:

 

(s) = m(s)/M(s) = 6,4г / 32 г/моль = 0,2 моль

 

Определим число структурных единиц (молекул), используя постоянную Авогадро N_A

 

N(s) = _(s) ∙ N_A = 0.2 ∙ 6,02 ∙ 10 ²³ = 1,2 ∙ 10²³

Молярная масса показывает массу 1 моля вещества (обозначается М).

 

М = m /

 

Молярная масса вещества равна отношению массы вещества к соответствующему количеству вещества.

 

Молярная масса вещества численно равна его относительной молекулярной массе, однако, первая величина имеет размерность г/моль, а вторая – безразмерная.

 

М = N_A ∙ m_{(1 молекула)} = N_A ∙ M_r ∙ 1 а. е.м. = (N_A ∙ 1 а. е.м.) ∙ M_r = M_r

 

Это означает, что если масса некоторой молекулы равна, например, 80 а. е.м. (SO₃), то масса одного моля молекул равна 80 г. Постоянная Авогадро является коэффициентом пропорциональности, обеспечивающим переход от молекулярных соотношений к молярным. Все утверждения относительно молекул остаются справедливыми для молей (при замене, в случае необходимости, а.е.м. на г). Например, уравнение реакции: 2 Na + Cl₂ = 2NaCl, означает, что два атома натрия реагируют с одной молекулой хлора или, что одно и то же, два моль натрия реагируют с одним молем хлора.