Pagrindinės chemijos sąvokos, stechiometrijos dėsniai
Cheminė atomistika (atominė-molekulinė teorija) istoriškai yra pirmoji pagrindinė teorinė koncepcija, kuria grindžiamas šiuolaikinis chemijos mokslas. Šios teorijos formavimas užtruko daugiau nei šimtą metų ir yra susijęs su tokių iškilių chemikų, kaip M. V., veikla. Lomonosovas, A.L. Lavoisier, J. Dalton, A. Avogadro, S. Cannizzaro.
Šiuolaikinė atominė-molekulinė teorija gali būti išreikšta daugybe nuostatų:
1. Cheminės medžiagos turi diskrečią (neištisinę) struktūrą. Medžiagos dalelės yra nuolat chaotiškame šiluminiame judėjime.
2. Pagrindinis cheminės medžiagos struktūrinis vienetas yra atomas.
3. Cheminėje medžiagoje esantys atomai yra sujungti vienas su kitu, sudarydami molekulines daleles arba atominius agregatus (supramolekulines struktūras).
4. Sudėtingos medžiagos (arba cheminiai junginiai) susideda iš skirtingų elementų atomų. Paprastos medžiagos susideda iš vieno elemento atomų ir turėtų būti laikomos homobranduoliniais cheminiais junginiais.
Formuluodami pagrindines atominės-molekulinės teorijos nuostatas, turėjome įvesti keletą sąvokų, kurias reikia aptarti plačiau, nes jos yra pagrindinės šiuolaikinėje chemijoje. Tai sąvokos „atomas“ ir „molekulė“, tiksliau – atominės ir molekulinės dalelės.
Atominės dalelės apima patį atomą, atominius jonus, atominius radikalus ir atominių radikalų jonus.
Atomas yra mažiausia elektriškai neutrali dalelė cheminis elementas, kuris yra jo cheminių savybių nešėjas ir susideda iš teigiamai įkrauto branduolio ir elektronų apvalkalo.
Atominis jonas yra atominė dalelė, turinti elektrostatinį krūvį, bet neturinti nesuporuotų elektronų, pavyzdžiui, Cl - yra chlorido anijonas, Na + yra natrio katijonas.
Atominis radikalas- elektra neutrali atominė dalelė, turinti nesuporuotų elektronų. Pavyzdžiui, vandenilio atomas iš tikrųjų yra atominis radikalas – Н × .
Vadinama atominė dalelė, turinti elektrostatinį krūvį ir nesuporuotus elektronus atominio radikalo jonas. Tokios dalelės pavyzdys yra Mn 2+ katijonas, turintis penkis nesuporuotus elektronus d-polygyje (3d 5).
Viena iš svarbiausių atomo fizikinių savybių yra jo masė. Kadangi absoliuti atomo masės vertė yra nereikšminga (vandenilio atomo masė yra 1,67 × 10 -27 kg), chemijoje naudojama santykinė masės skalė, kurioje 1/12 anglies atomo masės izotopas-12 pasirenkamas vienam vienetui. Santykinė atominė masė yra atomo masės santykis su 1/12 anglies atomo masės 12 C izotope.
Pažymėtina, kad periodinėje sistemoje D.I. Mendelejevo, pateiktos vidutinės izotopinės elementų atominės masės, kurias dažniausiai sudaro keli izotopai, kurie prisideda prie elemento atominės masės proporcingai jų kiekiui gamtoje. Taigi elementą chlorą atstovauja du izotopai - 35 Cl (75 mol.%) ir 37 Cl (25 mol.%). Vidutinė elemento chloro izotopinė masė yra 35,453 amu. (atominės masės vienetai) (35 × 0,75 + 37 × 0,25).
Kaip ir atominės dalelės, molekulinės dalelės apima pačias molekules, molekulinius jonus, molekulinius radikalus ir radikalų jonus.
Molekulinė dalelė yra mažiausias stabilus tarpusavyje susijusių atominių dalelių rinkinys, turintis chemines medžiagos savybes. Molekulė neturi elektrostatinio krūvio ir nesuporuotų elektronų.
Molekulinis jonas yra molekulinė dalelė, turinti elektrostatinį krūvį, bet neturinti nesuporuotų elektronų, pavyzdžiui, NO 3 - yra nitratų anijonas, NH 4 + yra amonio katijonas.
Molekulinis radikalas Tai elektriškai neutrali molekulinė dalelė, turinti nesuporuotų elektronų. Dauguma radikalų yra reaktyvios dalelės, kurių gyvavimo laikas yra trumpas (10–3–10–5 s), nors dabar žinomi gana stabilūs radikalai. Taigi metilo radikalas × CH 3 yra tipiška nestabili dalelė. Tačiau jei vandenilio atomai jame pakeisti fenilo radikalais, tada stabilus molekulinis radikalas trifenilmetilas
Molekulės, turinčios nelyginį elektronų skaičių, pvz., NO arba NO 2, taip pat gali būti laikomos labai atspariais laisvaisiais radikalais.
Molekulinė dalelė, turinti elektrostatinį krūvį ir nesuporuotų elektronų, vadinama molekulinio radikalo jonas... Tokios dalelės pavyzdys yra deguonies radikalo katijonas - × О 2 +.
Svarbi molekulės savybė yra jos santykinė molekulinė masė. Santykinė molekulinė masė (M r) – tai vidutinės molekulės izotopinės masės, apskaičiuotos atsižvelgiant į natūralų izotopų gausą, santykis su 1/12 12C izotopo anglies atomo masės..
Taip išsiaiškinome, kad mažiausias bet kurios cheminės medžiagos struktūrinis vienetas yra atomas, tiksliau – atominė dalelė. Savo ruožtu bet kurioje medžiagoje, išskyrus inertines dujas, atomai yra sujungti vienas su kitu cheminiais ryšiais. Tokiu atveju gali susidaryti dviejų tipų medžiagos:
· Molekuliniai junginiai, kuriuose galima išskirti mažiausius stabilios struktūros cheminių savybių nešiklius;
· Supramolekulinės struktūros junginiai, kurie yra atominiai agregatai, kuriuose atominės dalelės yra sujungtos kovalentiniu, joniniu arba metaliniu ryšiu.
Atitinkamai, medžiagos, turinčios supramolekulinę struktūrą, yra atominiai, joniniai arba metaliniai kristalai. Savo ruožtu molekulinės medžiagos sudaro molekulinius arba molekulinius joninius kristalus. Molekulinėje struktūroje taip pat yra medžiagų normaliomis sąlygomis dujinėje arba skystoje agregacijos būsenoje.
Tiesą sakant, dirbdami su konkrečia chemine medžiaga susiduriame ne su atskirais atomais ar molekulėmis, o su labai didelis skaičius dalelės, kurių organizavimo lygiai gali būti parodyti šioje diagramoje:
Norint kiekybiškai apibūdinti didelius dalelių masyvus, kurie yra makrokūnai, buvo įvesta speciali sąvoka „medžiagos kiekis“ kaip griežtai apibrėžtas jos struktūrinių elementų skaičius. Medžiagos kiekio vienetas yra molis. Molis yra medžiagos kiekis(n) turinčių tiek struktūrinių ar formulių vienetų, kiek atomų yra 12 g izotopo 12 C anglies.Šiuo metu šis skaičius yra gana tiksliai išmatuotas ir yra 6,022 × 10 23 (Avogadro skaičius, N A). Atomai, molekulės, jonai, cheminiai ryšiai ir kiti mikropasaulio objektai gali veikti kaip struktūriniai vienetai. Sąvoka „formulės vienetas“ vartojama viršmolekulinės struktūros medžiagoms ir apibrėžiama kaip paprasčiausias ją sudarančių elementų santykis (bendra formulė). V tokiu atveju formulės vienetas įgauna molekulės vaidmenį. Pavyzdžiui, 1 mole kalcio chlorido yra 6,022 × 10 23 formulės vienetai - CaCl 2.
Viena iš svarbių medžiagos savybių yra jos molinė masė (M, kg / mol, g / mol). Molinė masė yra vieno molio medžiagos masė... Medžiagos santykinė molekulinė masė ir molinė masė yra vienodos, tačiau turi skirtingus matmenis, pavyzdžiui, vandens M r = 18 (santykinė atominė ir molekulinė masė yra be matmenų), M = 18 g / mol. Medžiagos kiekis ir molinė masė yra susieti paprastu santykiu:
Pagrindiniai stechiometriniai dėsniai, kurie buvo suformuluoti XVII–XVIII amžių sandūroje, suvaidino svarbų vaidmenį formuojant cheminę atomistiką.
1. Masių išsaugojimo įstatymas (M.V. Lomonosovas, 1748).
Reakcijos produktų masių suma yra lygi medžiagų, kurios sąveikavo, masių sumai... Matematine forma šis dėsnis išreiškiamas tokia lygtimi:
Šio dėsnio papildymas yra elemento masės išsaugojimo dėsnis (A. Lavoisier, 1789). Pagal šį įstatymą vykstant cheminei reakcijai kiekvieno elemento masė išlieka pastovi.
Įstatymai M. V. Lomonosovas ir A. Lavoisier rado paprastą paaiškinimą atomistinės teorijos rėmuose. Iš tiesų, bet kokioje reakcijoje cheminių elementų atomai išlieka nepakitę ir nepakitęs, o tai reiškia tiek kiekvieno elemento masės pastovumą, tiek visos medžiagų sistemos pastovumą.
Nagrinėjami dėsniai chemijai turi lemiamą reikšmę, nes leidžia lygtimis modeliuoti chemines reakcijas ir pagal jas atlikti kiekybinius skaičiavimus. Tačiau reikia pažymėti, kad masės tvermės dėsnis nėra visiškai tikslus. Kaip matyti iš reliatyvumo teorijos (A. Einstein, 1905), bet koks procesas, vykstantis su energijos išsiskyrimu, yra lydimas sistemos masės mažėjimo pagal lygtį:
kur DE – išsiskirianti energija, Dm – sistemos masės pokytis, c – šviesos greitis vakuume (3,0 × 10 8 m/s). Dėl to masės išsaugojimo dėsnio lygtis turėtų būti parašyta tokia forma:
Taigi egzotermines reakcijas lydi masės mažėjimas, o endotermines - masės padidėjimas. Šiuo atveju masės išsaugojimo dėsnį galima suformuluoti taip: izoliuotoje sistemoje masių ir sumažintų energijų suma yra pastovi reikšmė... Tačiau cheminių reakcijų atveju šiluminiai efektai kurie matuojami šimtais kJ / mol, masės defektas yra 10 -8 -10 -9 g ir negali būti registruotas eksperimentiškai.
2. Kompozicijos pastovumo dėsnis (J. Proustas, 1799-1804).
Individualus Cheminė medžiaga molekulinė struktūra turi pastovią kokybinę ir kiekybinę sudėtį, nepriklausomai nuo jos paruošimo būdo... Junginiai, paklūstantys kompozicijos pastovumo dėsniui, vadinami neskiriantis spalvų... Daltonidai – tai visi iki šiol žinomi organiniai junginiai (apie 30 mln.) ir dalis (apie 100 tūkst.) neorganinių medžiagų. Medžiagos, turinčios nemolekulinę struktūrą ( bertolidai), nesilaiko šio įstatymo ir gali turėti skirtingą sudėtį, priklausomai nuo mėginio gavimo būdo. Tai daugiausia (apie 500 tūkst.) neorganinių medžiagų. Iš esmės tai yra dvejetainiai d elementų junginiai (oksidai, sulfidai, nitridai, karbidai ir kt.). Kintamosios sudėties junginio pavyzdys yra titano (III) oksidas, kurio sudėtis svyruoja nuo TiO 1,46 iki TiO 1,56. Bertolido formulių kintamos sudėties ir neracionalumo priežastis yra kristalinio vieneto ląstelių dalies sudėties pokyčiai (kristalinės struktūros defektai), kurie nesukelia staigių medžiagos savybių pokyčių. Daltonidams toks reiškinys neįmanomas, nes pasikeitus molekulės sudėčiai susidaro naujas cheminis junginys.
3. Ekvivalentų dėsnis (I. Richteris, J. Daltonas, 1792-1804).
Reagentų masės yra tiesiogiai proporcingos jų ekvivalentinėms masėms.
čia E A ir E B yra lygiavertės reaguojančių medžiagų masės.
Medžiagos ekvivalentinė masė yra jos ekvivalento molinė masė.
Ekvivalentė yra tikroji arba sąlyginė dalelė, kuri paduoda arba prideda vieną vandenilio katijoną rūgšties ir bazės sąveikoje, vieną elektroną redokso reakcijose arba sąveikauja su vienu ekvivalentu bet kurios kitos medžiagos mainų reakcijose.... Pavyzdžiui, kai metalinis cinkas sąveikauja su rūgštimi, vienas cinko atomas išstumia du vandenilio atomus, atiduodamas du elektronus:
Zn + 2H + = Zn 2+ + H2
Zn 0 - 2e - = Zn 2+
Todėl cinko ekvivalentas yra 1/2 jo atomo, t.y. 1/2 Zn (sąlyginė dalelė).
Skaičius, rodantis, kuri medžiagos molekulės dalis arba formulės vienetas yra jos ekvivalentas, vadinamas ekvivalentiškumo koeficientu - f e... Ekvivalentinė masė arba ekvivalentinė molinė masė apibrėžiama kaip ekvivalentiškumo koeficiento sandauga iš molinės masės:
Pavyzdžiui, neutralizacijos reakcijoje sieros rūgštis išskiria du vandenilio katijonus:
H 2 SO 4 + 2 KOH = K 2 SO 4 + 2 H 2 O
Atitinkamai, sieros rūgšties ekvivalentas yra 1/2 H 2 SO 4, ekvivalentiškumo koeficientas yra 1/2, o ekvivalentinis svoris yra (1/2) × 98 = 49 g / mol. Kalio hidroksidas jungia vieną vandenilio katijoną, todėl jo ekvivalentas yra formulės vienetas, ekvivalentiškumo koeficientas yra vienas, o ekvivalentinė masė lygi molinei masei, t.y. 56 g / mol.
Iš nagrinėtų pavyzdžių matyti, kad skaičiuojant ekvivalentinę masę būtina nustatyti ekvivalentiškumo koeficientą. Tam yra keletas taisyklių:
1. Rūgšties arba bazės ekvivalentiškumo koeficientas yra 1/n, kur n – reakcijoje dalyvaujančių vandenilio katijonų arba hidroksido anijonų skaičius.
2. Druskos lygiavertiškumo koeficientas yra lygus dalijimosi iš metalo katijono arba rūgšties liekanos valentingumo (v) ir jų skaičiaus (n) druskoje sandaugai (stechiometrinis indeksas formulėje):
Pavyzdžiui, Al 2 (SO 4) 3 - f e = 1/6
3. Oksidatoriaus (redukcijos agento) ekvivalentiškumo koeficientas yra lygus vieneto dalijimosi iš prie jų prisijungusių (duotų) elektronų skaičiaus.
Reikėtų atkreipti dėmesį į tai, kad tas pats junginys skirtingose reakcijose gali turėti skirtingą ekvivalentiškumo koeficientą. Pavyzdžiui, rūgščių ir šarmų sąveikoje:
H 3 PO 4 + KOH = KH 2 PO 4 + H 2 O f e (H 3 PO 4) = 1
H 3 PO 4 + 2 KOH = K 2 HPO 4 + 2 H 2 O f e (H 3 PO 4) = 1/2
H 3 PO 4 + 3 KOH = K 3 PO 4 + 3 H 2 O f e (H 3 PO 4) = 1/3
arba redokso reakcijose:
KMn 7+ O 4 + NaNO 2 + H 2 SO 4 ® Mn 2+ SO 4 + NaNO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O
MnO 4 - + 8H + + 5e - ® Mn 2+ + 4H 2 O f e (KMnO 4) = 1/5
Medžiaga iš Unciklopedijos
Pagrindinė atominės-molekulinės doktrinos, kuri sudaro šiuolaikinės fizikos, chemijos ir gamtos mokslų pagrindą, idėja yra materijos diskretiškumo (struktūros nepertraukiamumo) idėja.
Pirmosios idėjos, kad materiją sudaro atskiros nedalomos dalelės, atsirado senovėje ir iš pradžių buvo plėtojamos pagal bendrąsias filosofines idėjas apie pasaulį. Pavyzdžiui, kai kurie minčių mokyklos Senovės Indija(I tūkst. pr. Kr.) pripažino ne tik pirminių nedalomų materijos dalelių (anu) egzistavimą, bet ir jų gebėjimą jungtis tarpusavyje, formuojant naujas daleles. Panašūs mokymai buvo ir kitose šalyse. senovės pasaulis... Didžiausią šlovę ir įtaką tolesnei mokslo raidai padarė senovės graikų atomistika, kurios kūrėjai buvo Leukipas (V a. pr. Kr.) ir Demokritas (g. 460 m. pr. Kr. – 370 m. pr. Kr. E. ).). „Visų dalykų priežastys“, – rašė senovės graikų filosofas ir mokslininkas Aristotelis (384–322 m. pr. Kr.), išdėstydamas demokratų doktriną, „yra tam tikri atomų skirtumai. Ir yra trys skirtumai: forma, tvarka ir padėtis. Paties Aristotelio darbuose yra svarbi mixis samprata – vienalytis junginys, susidaręs iš įvairių medžiagų... Vėliau senovės graikų filosofas materialistas Epikūras (342–341 m. pr. Kr. – 271–270 m. pr. Kr.) pristatė atomų masės sampratą ir jų gebėjimą spontaniškai nukreipti judėjimo metu.
Svarbu pažymėti, kad, remiantis daugelio senovės Graikijos mokslininkų mintimis, sudėtingas kūnas yra ne paprastas atomų mišinys, o kokybiškai naujas holistinis darinys, apdovanotas naujomis savybėmis. Tačiau graikai dar nėra sukūrę specialių „daugiaatominių“ dalelių – tarp atomų ir kompleksinių kūnų esančių molekulių, kurios būtų mažiausi kūnų savybių nešėjai, sampratos.
Viduramžiais susidomėjimas antikiniu atomizmu smarkiai susilpnėjo. Bažnyčia kaltino senovės graikus filosofinius mokymus teigdamas, kad pasaulis atsirado iš atsitiktinių atomų kombinacijų, o ne Dievo valia, kaip reikalauja krikščioniškosios dogmos.
XVI-XVII a. visuotinio kultūrinio ir mokslo pakilimo atmosferoje prasideda atomizmo atgimimas. Per šį laikotarpį pažangūs mokslininkai skirtingos salys: G. Galileo (1564-1642) Italijoje, P. Gassendi (1592-1655) Prancūzijoje, R. Boyle'as (1627-1691) Anglijoje ir kiti – skelbė principą: ne ieškoti tiesos Šventajame Rašte, o " tiesiogiai“ perskaitykite gamtos knygą
P. Gassendi ir R. Boyle'as daugiausia prisidėjo prie tolesnės senovės atomizmo raidos. Gassendi pristatė molekulės sąvoką, pagal kurią jis suprato kokybiškai naują darinį, sudarytą sujungus kelis atomus. R. Boyle'as pasiūlė plačią korpuskulinės gamtos filosofijos kūrimo programą. Anot britų mokslininko, kraujo kūnelių pasaulis, jų judėjimas ir „rezginys“ yra labai sudėtingas. Visas pasaulis ir jo mažiausios dalelės yra tikslingai išdėstyti mechanizmai. Boilio kūneliai nebėra pirminiai nesulaužomi atomai senovės filosofai, bet sudėtinga visuma, galinti keisti savo struktūrą judant.
„Nuo tada, kai perskaičiau Boyle“, – rašė M. V. Lomonosovas, – mane apėmė aistringas noras ištirti smulkiausias daleles. Didysis rusų mokslininkas M. V. Lomonosovas (1711–1765) sukūrė ir pagrindė doktriną apie medžiagų atomus ir korpusus. Jis atomams priskyrė ne tik nedalomumą, bet ir aktyvų principą – gebėjimą judėti ir sąveikauti. „Nejautrios dalelės turi skirtis mase, forma, judėjimu, inercine jėga ar vieta“. Vienalyčių kūnų korpusai, anot Lomonosovo, „sudaryta iš vienodo skaičiaus tų pačių elementų, sujungtų vienodai... Korpuskulai yra nevienalyčiai, kai jų elementai yra skirtingi arba sujungti skirtingais būdais arba skirtingu skaičiumi“. Tik todėl, kad masinių santykių tyrimas XVIII a. tik prasidėjęs Lomonosovas nesugebėjo sukurti kiekybinės atominės-molekulinės doktrinos.
Tai padarė anglų mokslininkas D. Daltonas (1766-1844). Jis į atomą žiūrėjo kaip į mažiausią cheminio elemento dalelę, kuri nuo kitų elementų atomų skiriasi pirmiausia mase. Pagal jo mokymą cheminis junginys yra "sudėtingų" (arba "junginių") atomų rinkinys, kuriame yra tam tikras, būdingas tik tam tikrai sudėtingai medžiagai, kiekvieno elemento atomų skaičius. Anglų mokslininkas sudarė pirmąją lentelę atominės masės, tačiau dėl to, kad jo idėjos apie molekulių sudėtį dažnai buvo pagrįstos savavališkomis prielaidomis, pagrįstomis „didžiausio paprastumo“ principu (pavyzdžiui, vandeniui jis priėmė OH formulę), ši lentelė pasirodė netiksli.
Be to, pirmoje XIX a. daugelis chemikų netikėjo galimybe nustatyti tikrąsias atomines mases ir pirmenybę teikė ekvivalentams, kuriuos galima rasti eksperimentiniu būdu. Todėl buvo priskirtas tas pats junginys skirtingos formulės, ir dėl to buvo nustatytas neteisingas atominis ir molekulinis svoris.
Vieni pirmųjų, kurie pradėjo kovą už teorinės chemijos reformą, buvo prancūzų mokslininkai C. Gerard (1816-1856) ir O. Laurent (1807-1853), sukūrę teisingą atominių masių sistemą ir chemines formules... 1856 m. rusų mokslininkas DI Mendelejevas (1834-1907), o vėliau, nepriklausomai nuo jo, italų chemikas S. Cannizzaro (1826-1910), pasiūlė junginių molekulinės masės apskaičiavimo metodą, padvigubėjusį jų garų tankį vandenilio atžvilgiu. Iki 1860 m. šis metodas buvo apibrėžtas chemijoje, kuri turėjo lemiamos reikšmės atominės-molekulinės teorijos patvirtinimui. Savo kalboje Tarptautiniame chemikų kongrese Karlsrūhėje (1860 m.) Cannizzaro įtikinamai įrodė Avogadro, Gerardo ir Laurento idėjų teisingumą, būtinybę jas perimti norint teisingai nustatyti atomines ir molekulines mases bei sudėtį. cheminiai junginiai... Laurento ir Cannizzaro darbo dėka chemikai suprato skirtumą tarp elemento egzistavimo ir reakcijų formos (pavyzdžiui, vandenilio atveju tai yra H2) ir formos, kuria jis yra junginyje (HCl). , H2O, NH3 ir kt.). Dėl to kongresas priėmė tokius atomo ir molekulės apibrėžimus: molekulė - „kūno kiekis, kuris patenka į reakcijas ir lemia Cheminės savybės"; atomas – „mažiausias elemento kiekis, įtrauktas į junginių daleles (molekules). Taip pat buvo priimta „ekvivalentiškumo“ sąvoką laikyti empirine, nesutampančia su „atomo“ ir „molekulės“ sąvokomis.
S. Cannizzaro nustatytos atominės masės D. I. Mendelejevui buvo pagrindas atrasti periodinį cheminių elementų dėsnį. Kongreso sprendimai turėjo teigiamos įtakos organinės chemijos raidai, nes junginių formulių nustatymas atvėrė kelią struktūrinės chemijos kūrimui.
Taigi iki 1860-ųjų pradžios. atominė-molekulinė doktrina buvo suformuota šių nuostatų forma.
1. Medžiagos susideda iš molekulių. Molekulė yra mažiausia medžiagos dalelė, turinti savo chemines savybes. Daugelį fizikinių medžiagos savybių – virimo ir lydymosi taškų, mechaninį stiprumą, kietumą ir kt. – lemia daugybės molekulių elgsena ir tarpmolekulinių jėgų veikimas.
2. Molekulės sudarytos iš atomų, kurie jungiasi tarpusavyje tam tikrais ryšiais (žr. Molekulė; Cheminis ryšys; Stechiometrija).
3. Atomai ir molekulės yra nuolatiniame spontaniškame judėjime.
4. Paprastų medžiagų molekulės susideda iš identiškų atomų (O 2, O 3, P 4, N 2 ir kt.); kompleksinių medžiagų molekulės – iš skirtingų atomų (H 2 O, HCl).
6. Molekulių savybės priklauso ne tik nuo jų sudėties, bet ir nuo atomų tarpusavio ryšio būdo (žr. Cheminės sandaros teorija; Izomerizmas).
Šiuolaikinis mokslas sukūrė klasikinę atominę-molekulinę teoriją, o kai kurios jos nuostatos buvo peržiūrėtos.
Buvo nustatyta, kad atomas nėra nedalomas bestruktūrinis darinys. Tačiau tai spėjo daugelis praėjusio amžiaus mokslininkų.
Paaiškėjo, kad ne visais atvejais medžiagą sudarančios dalelės yra molekulės. Daugelis cheminių junginių, ypač kietų ir skystų, turi joninę struktūrą, pavyzdžiui, druskos. Kai kurios medžiagos, pavyzdžiui, inertinės dujos, susideda iš atskirų atomų, kurie silpnai sąveikauja tarpusavyje net ir skystoje ir kietoje būsenoje. Be to, medžiaga gali būti sudaryta iš dalelių, susidariusių sujungus (susiejus) kelioms molekulėms. Taigi, chemiškai Tyras vanduo susidaro ne tik atskiros H 2 O molekulės, bet ir polimero molekulės (H 2 O) n, kur n = 2–16; tuo pat metu jame yra hidratuotų jonų H + ir OH -. Koloidiniai tirpalai sudaro specialią junginių grupę. Ir galiausiai, kai kaitinama iki tūkstančių ir milijonų laipsnių temperatūros, medžiaga pereina į ypatingą būseną - plazma kuris yra atomų, teigiamų jonų, elektronų ir atomų branduolių mišinys.
Paaiškėjo, kad tos pačios kokybinės sudėties molekulių kiekybinė sudėtis kartais gali svyruoti plačiose ribose (pavyzdžiui, azoto oksidas gali turėti formulę N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 4, N 2 O 5, NO 3), tuo tarpu, jei svarstysime ne tik neutralias molekules, bet ir molekulinius jonus, tai galimų kompozicijų ribos išsiplečia. Taigi NO 4 molekulė nežinoma, bet neseniai buvo atrastas NO 3–4 jonas; CH 5 molekulės nėra, bet žinomas CH + 5 katijonas ir kt.
Buvo atrasti vadinamieji kintamos sudėties junginiai, kuriuose tam tikro elemento masės vienetui yra kitokia kito elemento masė, pvz.: Fe 0,89-0,95 O, TiO 0,7-1,3 ir kt.
Teiginys, kad molekulės susideda iš atomų, buvo patikslintas. Remiantis šiuolaikinėmis kvantinės-mechaninės koncepcijos (žr. Kvantinė chemija), atomai molekulėje turi daugiau ar mažiau nepakitusią tik šerdį, tai yra branduolį ir vidinius elektronų apvalkalus, o išorinių (valentinių) elektronų judėjimo pobūdį. radikaliai pasikeičia taip, kad susidaro naujas, molekulinis elektronų apvalkalas, apimantis visą molekulę (žr. Cheminis ryšys). Šia prasme molekulėse nėra nuolatinių atomų.
Atsižvelgiant į šiuos patobulinimus ir papildymus, reikia turėti omenyje, kad šiuolaikinis mokslas išlaikė racionalų klasikinės atominės-molekulinės doktrinos grūdą: idėjas apie diskrečią materijos struktūrą, apie atomų gebėjimą duoti kokybiškai naujų ir sudėtingesnių. dariniai, jungiantis tarpusavyje tam tikra tvarka, ir apie nuolatinį medžiagą sudarančių dalelių judėjimą.
Atominis-molekulinis mokymas
Materijos ir judėjimo samprata
Šiuolaikinė chemija yra vienas iš gamtos mokslų, kurio dalykas yra medžiaga ir yra atskirų cheminių disciplinų sistema - neorganinė, analitinė, fizikinė, organinė, koloidinė ir kt.
Visas įvairus mus supantis pasaulis, visa objektų ir reiškinių visuma yra sujungti bendra koncepcija– materija, kuriai žinomos dvi egzistavimo formos – materija ir laukas.
Medžiaga yra medžiagos darinys, susidedantis iš dalelių, kurios turi savo masę arba ramybės masę. Šiuolaikinis mokslas žino įvairius medžiagų sistemų tipus ir atitinkamus medžiagos struktūrinius lygius. Tai ir elementariosios dalelės (elektronai, protonai, neutronai ir kt.), ir įvairaus dydžio makroskopiniai kūnai (geologinės sistemos, planetos, žvaigždės, žvaigždžių spiečiai, galaktika, galaktikų sistemos ir kt.), plečiasi šiuolaikinės žinios apie materijos sandarą. iš 10-14 cm prieš 10 28 cm(apie 13 mlrdšviesmečiai).
Priešingai nei materija, laukas yra materiali aplinka, kurioje vyksta dalelių sąveika. Pavyzdžiui, elektroniniame lauke vyksta sąveika tarp įkrautų dalelių, o branduoliniame lauke – tarp protonų ir neutronų.
Visuotinės materijos egzistavimo formos yra erdvė ir laikas, kurie neegzistuoja už materijos ribų, kaip ir negali būti materialių objektų, kurie neturėtų erdvės ir laiko savybių.
Pagrindinė ir neatimama materijos savybė yra judėjimas – jos egzistavimo būdas. Materijos judėjimo formos yra labai įvairios, jos yra tarpusavyje susijusios ir gali pereiti iš vienos į kitą. Pavyzdžiui, mechaninė materijos judėjimo forma gali virsti elektrine forma, elektrinė – termine ir pan. Energija yra materijos judėjimo matas, jos kiekybinė charakteristika.
Chemijos apibrėžimas
Įvairių formų materijos judesius tiria įvairūs mokslai – fizika, chemija, biologija ir kt.. Chemija tiria cheminę medžiagos judėjimo formą, kuri suprantama kaip kokybinis medžiagų pasikeitimas, vienų medžiagų virsmas kitomis. Tokiu atveju cheminiai ryšiai tarp atomų, sudarančių medžiagą, nutrūksta, vėl atsiranda arba perskirstomi. Dėl cheminių procesų atsiranda naujų medžiagų, turinčių naujas fizikines ir chemines savybes.
Taigi chemija yra mokslas, tiriantis medžiagų virsmo procesus, lydimus sudėties, struktūros ir savybių pasikeitimų, taip pat abipusius šių procesų ir kitų materijos judėjimo formų perėjimus.
Chemijos studijų objektas – cheminiai elementai ir jų junginiai. Tirdama medžiagų savybes ir jų virsmus, chemija atskleidžia gamtos dėsnius, mokosi materijos ir jos judėjimo. Chemijos, kaip vieno iš svarbiausių fundamentinių gamtos mokslų, studijos yra būtinos mokslinei pasaulėžiūrai formuotis.
Atominis-molekulinis mokymas
Atominę-molekulinę doktriną sukūrė ir pirmą kartą chemijoje taikė didysis rusų mokslininkas M.V. Lomonosovas. Pagrindinės jo doktrinos nuostatos išdėstytos veikale „Matematinės chemijos elementai“. Esmė M.V. Lomonosovas sumažinamas iki šių.
1. Visos medžiagos susideda iš „kūnelių“ (taip MV Lomonosovas vadino molekules). 2. Molekulės susideda iš elementų (atomų). 3. Dalelės – molekulės ir atomai yra nuolatiniame judėjime. 4. Paprastų medžiagų molekulės susideda iš identiškų atomų, sudėtingų – skirtingų atomų.
Vėliau ši doktrina buvo išplėtota D. Daltono ir J. Berzelio darbuose. Galiausiai chemijos atominė-molekulinė doktrina buvo nustatyta XIX amžiaus viduryje. Tarptautiniame chemikų kongrese Karlsrūhėje 1860 m. buvo priimti cheminio elemento, atomo ir molekulės sąvokų apibrėžimai.
Atomas yra mažiausia cheminio elemento dalelė, turinti savo chemines savybes ir cheminių reakcijų metu nedaloma.
Molekulė yra mažiausia medžiagos dalelė, turinti savo chemines savybes. Molekulės chemines savybes lemia jos sudėtis ir cheminė struktūra.
Visos medžiagos skirstomos į paprastas ir sudėtingas.
Paprasta medžiaga – susideda iš to paties elemento atomų.
Sudėtinga medžiaga – susideda iš skirtingų elementų atomų. Taigi, pavyzdžiui, vario oksidas (ii) sudarytas iš elementų vario ir deguonies atomų.
Vos prieš 100 metų atomas buvo laikomas nedalomu objektu. Tačiau, remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, atomas turi sudėtingą struktūrą ir susideda iš trijų subatominių dalelių: protonų, neutronų ir elektronų. Protonai yra teigiamai įkrauti; neutronai neturi krūvio, o elektronai turi neigiamas krūvis... Protono ir elektrono krūviai yra vienodo dydžio. Protonai ir neutronai kartu užima labai mažą atomo, vadinamo branduoliu, tūrį. Dauguma likusi atomo tūrio dalis yra erdvė, kurioje juda elektronai. Kadangi atomai neturi grynojo elektros krūvio, kiekvienas atomas turi lygus skaičius elektronai ir protonai. Branduolio krūvis nustatomas pagal protonų skaičių.
Cheminis elementas yra atomų tipas, kuriam būdingas tas pats branduolio krūvis ir atitinkamai tam tikras savybių rinkinys. To paties elemento atomai, kurie skiriasi neutronų skaičiumi, taigi ir mase, vadinami izotopais. Simbolis 12 6 C arba tiesiog 12 C reiškia anglies atomą su šešiais protonais ir šešiais neutronais. Protonų skaičius atomo branduolyje vadinamas atominiu skaičiumi. Viršutinis indeksas (12) vadinamas masės skaičiumi ir nurodo bendrą protonų ir neutronų skaičių atomo branduolyje.
„Cheminio elemento“ sąvoka negali būti tapatinama su „paprastos medžiagos“ sąvoka. Paprastai medžiagai būdingas tam tikras tankis, tirpumas, lydymosi ir virimo temperatūra ir kt. Šios savybės reiškia atomų rinkinį, o skirtingoms paprastoms medžiagoms jos skiriasi.
Cheminiam elementui būdingas tam tikras branduolio krūvis, izotopinė sudėtis ir kt. Elemento savybės priklauso nuo jo atskirų atomų.
Sudėtingos medžiagos susideda ne iš paprastų medžiagų, o iš elementų. Pavyzdžiui, vanduo susideda ne iš paprastų medžiagų vandenilio ir deguonies, o iš elementų vandenilio ir deguonies.
Daugelis cheminių elementų sudaro kelias paprastas medžiagas, kurios skiriasi struktūra ir savybėmis. Šis reiškinys vadinamas alotropija, o susidariusios medžiagos vadinamos alotropinėmis modifikacijomis arba modifikacijomis. Taigi elementas deguonis sudaro dvi alotropines modifikacijas: deguonį Apie 2 ir ozonas Apie 3; elementas anglis – trys: deimantas, grafitas ir karbinas.
Cheminė medžiagos judėjimo forma tiriama ir atpažįstama matuojant kiekvienai medžiagai būdingas fizines savybes ir fizikinius kiekius. Fizinis kiekis yra, pavyzdžiui, medžiagos masė, jos tankis, lydymosi temperatūra. Chemijoje plačiai vartojamos medžiagos santykinės atominės ir molekulinės masės sąvokos.
Santykinė atominė masė. Atominės masės yra labai mažos. Taigi vandenilio atomo masė yra 1 674 × 10 -27 kg, deguonis - 2 667 × 10 -26 kg... Chemijoje tradiciškai naudojamos ne absoliučios masių vertės, o santykinės. Atominės masės vienetas (sutrumpintas kaip a.u.), kuris yra 1/12 anglies atomo masė - 12 , t.y. anglies izotopas 6 C - 1,66 × 10 -27 kg... Kadangi daugumoje elementų yra skirtingos masės atomai, santykinė cheminio elemento atominė masė yra bematis dydis, lygus elemento natūralios izotopinės sudėties atomo vidutinės masės ir elemento masės santykiui. 1/12 anglies atomo masės.
Žymima elemento santykinė atominė masė A r... Pavyzdžiui,
kur 1,993 10 -26 kg Ar anglies atomo masė.
Santykinė molekulinė masė. Santykinės molekulinės masės, kaip ir atominės masės, išreiškiamos atominės masės vienetais. Santykinė medžiagos molekulinė masė yra bematis dydis, lygus natūralios izotopinės medžiagos molekulės masės ir vidutinės masės santykiui. 1/12 anglies atomo masės 12 6 C.
Santykinė molekulinė masė žymima Ponas... Jis skaitine prasme yra lygus visų atomų, sudarančių medžiagos molekulę, santykinių atominių masių sumai ir apskaičiuojamas pagal medžiagos formulę. Pavyzdžiui, M r (H 2 O) bus sudarytas iš 2 А r (Н) "2; Ir r (O) = 1 × 16 = 16; Mr (H2O) = 2 + 16 = 18.
Kurmis. Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) molis imamas kaip medžiagos kiekio vienetas. Molis yra medžiagos kiekis, turintis tiek daug struktūrinių ar formulių (FE) vienetų (molekulių, atomų, jonų, elektronų ar kt.), kiek atomų yra 0,012 kg anglies izotopas 12 6 C.
 |
Žinant vieno anglies atomo masę 12 C (1,993 × 10–26 kg), apskaičiuokite atomų skaičių N A v 0,012 kg anglies.
Dalelių skaičius 1 molis bet kuri medžiaga yra ta pati. Tai lygu 6,02 × 10 23 ir vadinama Avogadro konstanta (žymima N A, matmuo 1 / mol arba mol -1). Aišku į 2 mol anglies bus sulaikoma 2 x 6,02 x 10 23 atomai viduje 3 mol – 3 × 6,02 × 10 23 atomai.
Molinė masė. Paprastai tai žymima M... Molinė masė yra reikšmė, lygi medžiagos masės ir medžiagos kiekio santykiui. Jis turi dimensiją kg / mol arba g/mol... Pavyzdžiui, M = m / n arba M = m / n, kur m- svoris gramais; n(nuogas) arba n- medžiagos kiekis moliais, M- molinė masė g/mol- pastovi kiekvienos konkrečios medžiagos vertė. Taigi, jei vandens molekulės masė yra 2,99 × 10 -26 kg, tada molinė masė M (H 2 O) = 2,99 × 10 -26 kg × 6,02 × 10 23 mol -1 = 0,018 kg / mol arba 18 g / mol... Apskritai, medžiagos molinė masė, išreikšta g/mol, yra skaitine prasme lygus šios medžiagos santykinei atominei arba santykinei molekulinei masei.
Pavyzdžiui, santykinis atominis ir molekulinis svoris C, O 2, H2S atitinkamai lygus 12, 32, 34, ir jų molinės masės yra atitinkamai 12, 32, 34 g / mol.
Atomo samprata ir sandara
Viena iš pagrindinių chemijos ir kitų gamtos mokslų sąvokų yra atomas. Šis terminas turi ilgą istoriją; jam apie 2500 metų. Pirmą kartą atomo samprata atsirado Senovės Graikijoje, maždaug V a. pr. Kr e. Atomistinės doktrinos įkūrėjai buvo senovės graikų filosofai Leukipas ir jo mokinys Demokritas. Būtent jie iškėlė diskrečios materijos struktūros idėją ir įvedė terminą „ATOMAS“. Demokritas atomą apibrėžė kaip mažiausią, toliau nedalomą materijos dalelę.
Demokrito doktrina nebuvo plačiai paplitusi, o per didelį istorinį laikotarpį chemijoje (o viduramžiais – alchemijoje) dominavo Aristotelio (384 – 322 m. pr. Kr.) teorija. Remiantis Aristotelio mokymu, pagrindiniai gamtos principai yra abstraktūs „principai“: šaltis, šiluma, sausumas ir drėgmė, susijungus susidaro keturi pagrindiniai „elementai-elementai“: žemė, oras, ugnis ir vanduo.
Tik XIX amžiaus pradžioje anglų mokslininkas Johnas Daltonas grįžta prie atomų kaip mažiausių materijos dalelių ir įveda šį terminą į mokslą. Prieš tai dirbo tokie žymūs mokslininkai kaip R. Boyle'as (knygoje „Skeptinis chemikas“ jis sudavė triuškinantį smūgį alchemikų idėjoms), J. Priestley ir CV Scheele (deguonies atradimas), G. Cavendish (vandenilio atradimas), AL Lavoisier (bandymas sudaryti pirmąją paprastų medžiagų lentelę), MV Lomonosovas (pagrindinės atominės-molekulinės doktrinos nuostatos, masės tvermės dėsnis), JL Proustas (dėsnis kompozicijos pastovumas) ir daugelis kitų.
Atom(graikų. ατομος - nedalomas) yra mažiausia cheminio elemento dalelė, galinti savarankiškai egzistuoti ir būti jo savybių nešėja. Atomas yra elektriškai neutrali mikrosistema, susidedanti iš teigiamai įkrauto branduolio ir atitinkamo skaičiaus elektronų.
Atomo tipą lemia jo branduolio sudėtis. Visų rūšių atomai tarpusavyje yra vienodi, tačiau skiriasi nuo bet kurios kitos rūšies atomų. Taigi anglies, azoto ir deguonies atomai yra skirtingo dydžio, skiriasi fizinėmis ir cheminėmis savybėmis. Branduolys sudarytas iš elektronų, protonų ir neutronų, bendrai vadinamų nukleonais.
Elektronas[kita graikų kalba. ηλεκτρον - gintaras (gerai elektrifikuojamas trinties metu)] - stabili elementari dalelė, kurios ramybės masė lygi 9,109 · 10 -31 kg = 5,486 · 10 -4 amu. , ir turintys elementarų neigiamą krūvį, lygų 1,6 · 10 -19 Cl.
Chemijoje ir fizikoje, sprendžiant daug uždavinių, elektronų krūvis imamas -1, o visų kitų dalelių krūviai išreiškiami šiais vienetais. Elektronai yra visų atomų dalis.
Protonas(graikų. πρωτοσ - pirma) - elementarioji dalelė, kuri yra neatskiriama visų cheminių elementų atomų branduolių dalis, turi ramybės masę m p= 1,672 10 -27 kg = 1,007 amu o elementarus teigiamas elektros krūvis, kurio dydis lygus elektrono krūviui, t.y. 1,6 10 -19 Cl.
Protonų skaičius branduolyje lemia cheminio elemento eilės skaičių.
Neutronas(lot. neutralus- nei viena, nei kita) - elektriškai neutrali elementarioji dalelė, kurios ramybės masė šiek tiek viršija protono ramybės masę m n= 1,65 10 -27 kg = 1,009 amu
Kartu su protonu neutronas yra visų atomų branduolių dalis (išskyrus vandenilio izotopo 1 H branduolį, kuris yra vienas protonas).
Individo savybės elementariosios dalelės
| Elementarioji dalelė | Paskyrimas | Svoris | Elektros krūvis | ||
| vienetais SI (kg) | in amu | kl | elektronų krūviuose | ||
| Elektronas | e - | 9.109 10 -31 | 5.486 · 10 -4 | 1,6 · 10 -19 | -1 |
| Protonas | p | 1,672 10 -27 | 1,007 | 1,6 · 10 -19 | 1 |
| Neutronas | n | 1,675 10 -27 | 1,009 | 0 | 0 |
Protonų ir neutronų apibendrinamasis (grupinis) pavadinimas - nukleonai.
Cheminio elemento samprata ir egzistavimo formos
Cheminis elementas- atomai, turintys tą patį branduolinį krūvį.
Cheminis elementas yra sąvoka, o ne materiali dalelė. Tai ne atomas, o atomų rinkinys, pasižymintis tam tikra savybe – tuo pačiu branduolio krūviu.
Elemento atomai gali turėti skirtingą neutronų skaičių branduolio sudėtyje, taigi ir jų masę.
Masinis skaičius - iš viso nukleonai (protonai ir neutronai) branduolyje.
Atomo branduolį sudaro protonai, kurių skaičius lygus elemento eilės skaičiui (Z), ir neutronai (N). A = Z + N, kur A- masės skaičius.
Nuklidai(lot. branduolys- šerdis) - Dažnas vardas atomų branduoliams būdingas tam tikras protonų ir neutronų skaičius (teigiamojo krūvio dydis ir masės skaičius).
Norint nurodyti cheminį elementą, pakanka įvardinti tik vieną dydį – branduolio užtaisą, t.y. elemento eilės numeris periodinėje lentelėje. Nuklidui nustatyti to neužtenka – būtina nurodyti ir jo masės numerį.
Kartais ne visai tiksliai „nuklido“ sąvoka kalbama ne apie patį branduolį, o apie visą atomą.
Izotopai(graikų. ισος - tas pats + τοπος - vieta) - nuklidai, kurių protonų skaičius yra toks pat, bet skiriasi masės skaičiais.
Izotopai yra nuklidai, užimantys tą pačią vietą periodinėje lentelėje, ty to paties cheminio elemento atomai.
Pavyzdžiui: 11 22 Na, 11 23 Na, 11 24 Na.
Izobarai(graikų. ιςο - lygus + βαροσ - svoris) - nuklidai, turintys tą patį masės skaičių, bet skirtingą protonų skaičių (t. y. susiję su skirtingais cheminiais elementais).
Pavyzdžiui: 90 Sr, 90 Y, 90 Lt.
Izotonai- nuklidai, turintys tokį patį neutronų skaičių.
At cheminė sąveika atomai yra suformuotos molekulės.
Molekulė(deminutyvas nuo lat. apgamai- masė) yra mažiausia medžiagos dalelė, lemianti jos savybes. Susideda iš vieno ar skirtingų cheminių elementų atomų ir egzistuoja kaip viena sistema atomų branduoliai ir elektronai. Monatominių molekulių (pavyzdžiui, tauriųjų dujų) atveju atomo ir molekulės sąvokos sutampa.
Molekulės gali būti monoatominės (pavyzdžiui, helio Ne), dviatominis (azotas N 2, smalkės CO), poliatominis (vanduo H2O, benzenas C 6 H 6) ir polimeras (turintis iki šimtų tūkstančių ar daugiau atomų – kompaktiškos būsenos metalo molekulės, baltymai, kvarcas).
Atomai molekulėje laikomi cheminiais ryšiais.
Chemijoje, be atomų ir molekulių, reikia atsižvelgti į kitus struktūrinius vienetus: jonus ir radikalus.
Jonas(graikų. ιον - vaikščiojimas) - elektriškai įkrautos dalelės, susidarančios iš atomų (arba atominių grupių) dėl elektronų pridėjimo ar praradimo.
Teigiamai įkrauti jonai vadinami katijonai(graikų. κατα žemyn + jonai), neigiamai įkrautas - anijonai(graikų. ανα - aukštyn + jonai).
Pavyzdžiui: K +- kalio katijono, Fe 2+- geležies katijonas, NH4+- amonio katijonas, Cl - chloro anijonas (chlorido anijonas), S 2-- sieros anijonas (sulfido anijonas), SO 4 2-- sulfato anijonas.
Radikalai(lot. radicalis- šaknis) - dalelės (atomai ar atomų grupės) su nesuporuotais elektronais.
Jie yra labai reaktyvūs.
Pavyzdžiui: N- vandenilio radikalas, C1- chloro radikalas, CH 3- metilo radikalas.
Tuo pačiu metu, pavyzdžiui, paramagnetinės molekulės, Apie 2, NE, NE 2 turintys nesuporuotus elektronus nėra radikalai.
Paprasta medžiaga- medžiaga, susidedanti iš vieno cheminio elemento atomų.
Paprasta medžiaga yra cheminio elemento egzistavimo forma. Daugelis elementų gali egzistuoti kelių paprastų medžiagų pavidalu, pavyzdžiui, anglis (grafitas, deimantas, karbinas, fullerenai), fosforas (baltas, raudonas, juodas), deguonis (ozonas, deguonis).
Yra žinoma apie 400 paprastų medžiagų.
Allotropija(graikų. αλλοσ - kitas + τροπε - posūkis) - cheminio elemento gebėjimas egzistuoti dviejų ar daugiau paprastų medžiagų, kurios skiriasi atomų skaičiumi molekulėje, pavidalu (pavyzdžiui, Apie 2 ir Apie 3) arba skirtingos kristalų struktūros (grafitas ir deimantas).
Polimorfizmas(graikų. πολιμορφοσ - įvairus) - gebėjimas kietosios medžiagos egzistuoja dviem ar daugiau formų, turinčių skirtingą kristalų struktūrą ir skirtingas savybes. Šios formos vadinamos polimorfais.
Pavyzdžiui: FeS 2 gali sudaryti dvi skirtingos kristalinės struktūros medžiagas (polimorfines modifikacijas): viena vadinama piritu, o kita – markazitu. Ar šios medžiagos yra alotropinės modifikacijos? Jie nėra.
Allotropija reiškia tik paprastas medžiagas ir atsižvelgia tiek į jų molekulių sudėties, tiek į struktūros skirtumus. kristalinės grotelės... Jei mes kalbame apie paprastų medžiagų kristalinių gardelių struktūros skirtumą, tai polimorfizmo ir alotropijos sąvokos sutampa, pavyzdžiui, apie grafitą ir deimantą galime sakyti, kad tai yra alotropinės formos arba tai gali būti polimorfinės formos.
1.Chemija kaip gamtos mokslų dalykas Chemijos studijos ta materijos judėjimo forma, kurioje vyksta atomų sąveika formuojantis naujoms apibrėžtoms medžiagoms. Chemija- mokslas apie medžiagų liekanas, struktūrą ir savybes, jų virsmą ar reiškinius, kurie lydi šias transformacijas. Šiuolaikinė chemija apima: bendroji, organinė, koloidinė, analitinė, fizikinė, geologinė, biochemija, statybinių medžiagų chemija. Chemijos dalykas– cheminius elementus ir jų junginius, taip pat įvairias chemines reakcijas reglamentuojančius dėsnius. jungia fizinius ir matematikos bei biologijos ir socialinius mokslus.
2.Klasė neorganiniai junginiai. Pagrindinės rūgščių, bazių, druskų cheminės savybės. Pagal neorganinių junginių savybes dalintis ant tako. Klasės: oksidai, bazės, rūgštys, druskos. Oksidai-elementų sujungimas su deguonimi, kuriame pastarasis yra labiau elektronegatyvus elementas, būtent jo oksidacijos būsena yra -2. o vyksta tik elementas O2.Bendroji formulė CxOy. Yra:rūgštus e-gali sudaryti druskas su baziniais oksidais ir bazėmis (SO3 + Na2O = Na2SO4; So3 + 2NaOH = Na2SO4 = H2O), pagrindinis- gali sudaryti druskas su rūgščių oksidais ir rūgštimis (CaO + CO2 = CaCO3; CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O ), amfoterinis(jums ir pagrindinis) ir su tuo ir su tuo (ZnO, BeO, Cr2O3, SnO, PbO, MnO2). ir nesudaro druskos(CO, NO, N2O) Priežastys - medžiagos, kurių elektrolitinė disociacija gali būti anijonas. tik hidroksilo grupė OH. Bazės rūgštingumas yra hidroksido disociacijos metu susidarančių OH jonų skaičius. Hidroksidai-medžiagos, turinčios OH grupę, gaunamos derinant oksidus su vandeniu. 3 tipai: Pagrindinis(pagrindas),rūgštus(deguonies prisotintos rūgštys) iramfoterinis(amfolitai - pasižymi bazinėmis ir rūgštinėmis savybėmis Cr (OH) 3, Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Al (OH) 3) Rūgštis-medžiagos, elektrolitinės disociacijos metu kat. Katijonas m. tik + įkrautas jonas N. Yra: be deguonies, turinčių deguonies.Rūgšties H-baziškumo skaičius. meta ir orto formos yra vandens molekulės. Druska-medžiagos, kurių elektrolitinėje disociacijoje katijonu gali būti amonio jonas (NH4) arba metalo jonas, o anijonu bet kokia rūgšties liekana Yra: vidutinis(visiškas pakeitimas. susideda iš rūgšties liekanos ir metalo jonų), rūgštus e (nepilnas pakaitalas, nepakeisto H buvimas sudėtyje), bazinis (nepilnas pakaitalas, nepakeisto OH buvimas) neorganinių medžiagų yra skirstomi į dvejetainis- susideda tik iš dviejų elementų, ir kelių elementų- susidedantis iš kelių elementų.
3. Pagrindinės atominės-molekulinės doktrinos nuostatos
1.Visos medžiagos susideda iš molekulių (kūnelių), esant fizikiniams reiškiniams, molekulės išsaugomos, su cheminėmis – sunaikinamos.
2.Molekulės susideda iš atomų (elementų), atomai išsaugomi vykstant cheminėms reakcijoms.
3. Kiekvieno tipo (elemento) atomai tarpusavyje yra vienodi, tačiau skiriasi nuo bet kurio kito tipo atomų.
4. Sąveikaujant atomams, susidaro molekulės: homobranduolinės (sąveikaujant vieno elemento atomams) arba heterobranduolinės (sąveikaujant skirtingų elementų atomams).
5. Cheminės reakcijos susideda iš naujų medžiagų susidarymo iš tų pačių atomų, iš kurių susidaro pradinės medžiagos.+ 6.molekulės. ir atomai nuolat juda, o šiluma susideda iš vidinio šių dalelių judėjimo
. Atom- mažiausia elemento dalelė, išlaikanti savo chemines savybes. Atomai skiriasi branduolio krūviais, mase ir dydžiu
Cheminis elementas- tos pačios padėties atomai. Branduolinis užtaisas. Fizinės savybės, būdingas paprastai medžiagai, negali būti priskirtas cheminiam elementui. Paprastos medžiagos yra medžiagos, sudarytos iš to paties cheminio elemento atomų. 4. Pagrindiniai chemijos dėsniai (konservavimo dėsnis, sudėties pastovumas, daugybiniai santykiai, Avagadro dėsnis) Apsaugos įstatymas: Medžiagų, kurios patenka į reakciją, masė yra lygi medžiagų, susidarančių dėl reakcijos, masei. Kompozicijos pastovumo dėsnis : (bet kuri cheminė medžiaga. Junginys turi tą pačią kiekybinę sudėtį, nepriklausomai nuo jo gamybos būdo) Santykiai tarp elementų, esančių tam tikro junginio ląstelėje, masių yra pastovūs ir nepriklauso nuo šio junginio gavimo būdo.
Daugialypių santykių dėsnis : Jei du elementai sudaro keletą cheminių junginių vienas su kitu, tai vieno iš elementų masės, atitinkančios vienodą kito šių junginių masę, yra susijusios viena su kita kaip maži sveikieji skaičiai.
Avogadro dėsnis. Vienoduose tūriuose bet kokių dujų, paimtų esant tokiai pačiai temperatūrai ir slėgiui, yra tiek pat molekulių.
5. Ekvivalentų dėsnis . Lygiavertė medžiaga- tai medžiagos kiekis, kuris sąveikauja su 1 moliu vandenilio atomo arba išstumia tiek pat H atomų chemijoje. Reakcijos. Ve (L / Mole) – tai ekvivalentinis medžiagos tūris, tai yra vieno ekvivalento dujinės būsenos medžiagos tūris.TEISĖ Visos medžiagos reaguoja cheminėse reakcijose ir susidaro lygiaverčiai kiekiai. Ekvivalentinių masių, tūrių, reaguojančių ar besiformuojančių medžiagų santykis yra tiesiogiai proporcingas jų masių (tūrių) santykiui arba E (paprastas) = A (atominė masė) / B (elemento valentingumas) E (rūgštis) = M (molinė masė) ) / bazinė (rūgštinė bazė) ) E (hidroksidas) = M / rūgštis) Hidroksido rūgštingumas) E (druskos oksidai) = M / a (elemento atvaizdo atomų skaičius. Oksidas (druskos) * in (šio elemento arba metalo valentingumas)
6. Atomų sandara. Šerdis. Branduolinės reakcijos. Radiacijos rūšys. Rutherfordo modelis: 1. beveik visa masė sutelkta branduolyje 2. + kompensuota - 3. krūvis lygus grupės skaičiui. Paprasčiausias yra H vandenilis Šiuolaikinė chemijos samprata. Elementas yra tam tikri atomai, turintys tą pačią padėtį. Pagal branduolio krūvį atomas susideda iš teigiamai įkrauto branduolio ir elektronų apvalkalo. Elektronų apvalkalą sudaro elektronai. Elektronų skaičius lygus protonų skaičiui, todėl viso atomo krūvis lygus 0 Protonų skaičius, branduolio krūvis ir elektronų skaičius yra skaitine tvarka lygus cheminės medžiagos eilės skaičiui elementas. praktiškai visa atomo masė yra sutelkta branduolyje. Elektronai juda aplink atomo branduolį ne atsitiktinai, o priklausomai nuo jų turimos energijos, sudarydami vadinamąjį elektronų sluoksnį. Kiekviename elektronų sluoksnyje gali būti tam tikras elektronų skaičius: pirmame - ne daugiau kaip 2, antrame - ne daugiau kaip 8, trečiame - ne daugiau kaip 18. Elektronų sluoksnių skaičius nustatomas pagal periodo skaičių elektronų skaičius paskutiniame (išoriniame) sluoksnyje nustatomas pagal grupės skaičių tuo laikotarpiu, kai palaipsniui silpsta metalinės savybės ir didėja nemetalų savybės Branduolinė reakcija – naujų branduolių ar dalelių susidarymo procesas branduolių ar dalelių susidūrimo metu. Radioaktyvumas vadinamas spontaniškas vieno cheminio elemento nestabilaus izotopo pavertimas kito elemento izotopu, lydimas elementariųjų dalelių arba branduolių emisijos Spinduliuotės rūšys: alfa, beta (neigiamas ir teigiamas) ir gama. Alfa dalelė yra helio atomo 4/2He branduolys. Išspinduliuojant alfa dalelėms, branduolys netenka dviejų protonų ir dviejų neutronų, todėl krūvis sumažėja 2, o masės skaičius – 4. Neigiama beta dalelė yra elektronas. išspinduliavus elektroną, branduolio krūvis padidėja vienu, bet masės skaičius nekinta. nestabilus izotopas pasirodo taip sužadintas, kad dalelės išmetimas visiškai nepašalina sužadinimo, tada jis išskiria grynos energijos dalį, vadinamą gama spinduliuote. Atomai, kurių branduolinis krūvis yra vienodas, bet skiriasi masės skaičiais, vadinami izotopais (pavyzdžiui, 35/17 Cl ir 37/17Cl). Atomai, turintys tą patį masės skaičių, bet skirtingas numeris Protonai branduolyje, vadinami izobarais (pavyzdžiui, 40/19K ir 40/20Ca) Pusinės eliminacijos laikas (T ½) yra laikas, per kurį suyra pusė pradinio radioaktyvaus izotopų kiekio.
