Kimyanın temel kavramları, stokiyometri yasaları
Kimyasal atomizm (atomik-moleküler teori), tarihsel olarak modern kimya biliminin temelini oluşturan ilk temel teorik kavramdır. Bu teorinin oluşumu yüz yıldan fazla sürdü ve M.V. gibi seçkin kimyagerlerin faaliyetleriyle ilişkilendiriliyor. Lomonosov, A.L. Lavoisier, J. Dalton, A. Avogadro, S. Cannizzaro.
Modern atom-moleküler teori bir dizi hüküm şeklinde sunulabilir:
1. Kimyasal maddeler ayrık (süreksiz) bir yapıya sahiptir. Madde parçacıkları sürekli kaotik termal hareket halindedir.
2. Bir kimyasal maddenin temel yapı birimi atomdur.
3. Bir kimyasal maddedeki atomlar, moleküler parçacıklar veya atomik agregatlar (molekül üstü yapılar) oluşturmak üzere birbirlerine bağlanır.
4. Karmaşık maddeler (veya kimyasal bileşikler) farklı elementlerin atomlarından oluşur. Basit maddeler bir elementin atomlarından oluşur ve homonükleer kimyasal bileşikler olarak düşünülmelidir.
Atom-moleküler teorinin temel prensiplerini formüle ederken, modern kimyada temel oldukları için daha ayrıntılı olarak tartışılması gereken birkaç kavramı tanıtmak zorunda kaldık. Bunlar “atom” ve “molekül”, daha doğrusu atomik ve moleküler parçacıklar kavramlarıdır.
Atomik parçacıklar, atomun kendisini, atomik iyonları, atomik radikalleri ve atomik radikal iyonları içerir.
Atom elektriksel açıdan nötr olan en küçük parçacıktır kimyasal element kimyasal özelliklerinin taşıyıcısı olan pozitif yüklü bir çekirdek ve bir elektron kabuğundan oluşur.
Atomik iyon elektrostatik yüke sahip olan ancak eşleşmemiş elektronları olmayan atomik bir parçacıktır, örneğin Cl - bir klorür anyonudur, Na + bir sodyum katyonudur.
Atomik radikal- eşleşmemiş elektronlar içeren elektriksel olarak nötr bir atomik parçacık. Örneğin hidrojen atomu aslında bir atomik radikaldir - H × .
Elektrostatik yüke ve eşlenmemiş elektronlara sahip olan atom parçacığına ne ad verilir? atomik radikal iyon. Böyle bir parçacığın bir örneği, d-alt seviyesinde (3d 5) beş eşleşmemiş elektron içeren Mn 2+ katyonudur.
Bir atomun en önemli fiziksel özelliklerinden biri kütlesidir. Bir atomun kütlesinin mutlak değeri ihmal edilebilir olduğundan (bir hidrojen atomunun kütlesi 1,67 x 10-27 kg'dır), kimya, izotop karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinin olduğu bağıl bir kütle ölçeği kullanır. Birim olarak 12 seçilmiştir. Bağıl atom kütlesi, bir atomun kütlesinin, 12 C izotopunun bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sine oranıdır.
Periyodik sistemde D.I. Mendeleev, çoğunlukla bir elementin atom kütlesine doğadaki içerikleriyle orantılı olarak katkıda bulunan çeşitli izotoplarla temsil edilen elementlerin ortalama izotop atom kütlelerini sunar. Böylece, klor elementi iki izotopla temsil edilir - 35 Cl (%75 mol.) ve 37 Cl (%25 mol.). Klor elementinin ortalama izotop kütlesi 35.453 amu'dur. (atom kütle birimleri) (35×0,75 + 37×0,25).
Atomik parçacıklara benzer şekilde, moleküler parçacıklar moleküllerin kendisini, moleküler iyonları, moleküler radikalleri ve radikal iyonları içerir.
moleküler parçacık- bu, bir maddenin kimyasal özelliklerinin taşıyıcısı olan, birbirine bağlı atomik parçacıkların en küçük kararlı kümesidir. Molekül elektrostatik yükten yoksundur ve eşlenmemiş elektronu yoktur.
moleküler iyon elektrostatik yüke sahip olan ancak eşleşmemiş elektronları olmayan moleküler bir parçacıktır, örneğin NO3 - bir nitrat anyonudur, NH4 + bir amonyum katyonudur.
moleküler radikal eşleşmemiş elektronlar içeren elektriksel olarak nötr bir moleküler parçacıktır. Çoğu radikal kısa ömürlü reaksiyon parçacıklarıdır (10-3-10-5 saniye civarında), ancak şu anda oldukça kararlı radikaller bilinmektedir. Yani metil radikali × CH3 tipik düşük kararlı bir parçacıktır. Ancak içindeki hidrojen atomlarının yerini fenil radikalleri alırsa stabil bir moleküler radikal olan trifenilmetil oluşur.
NO veya NO2 gibi tek sayıda elektrona sahip moleküller de oldukça kararlı serbest radikaller olarak kabul edilebilir.
Elektrostatik yüke ve eşlenmemiş elektronlara sahip olan moleküler parçacıklara denir. moleküler radikal iyon. Böyle bir parçacığa örnek olarak oksijen radikal katyonu – ×O2+ verilebilir.
Bir molekülün önemli bir özelliği bağıl molekül ağırlığıdır. Bağıl moleküler kütle (Mr), izotopların doğal içeriği dikkate alınarak hesaplanan bir molekülün ortalama izotop kütlesinin, 12 C izotopunun bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sine oranıdır..
Böylece herhangi bir kimyasal maddenin en küçük yapı biriminin bir atom, daha doğrusu atomik bir parçacık olduğunu öğrendik. Buna karşılık, inert gazlar hariç herhangi bir maddede atomlar birbirine kimyasal bağlarla bağlanır. Bu durumda iki tür maddenin oluşumu mümkündür:
· kararlı bir yapıya sahip en küçük kimyasal özellik taşıyıcılarını izole etmenin mümkün olduğu moleküler bileşikler;
· Atomik parçacıkların kovalent, iyonik veya metalik bağlarla bağlandığı atomik agregatlar olan supramoleküler yapıya sahip bileşikler.
Buna göre supramoleküler yapıya sahip maddeler atomik, iyonik veya metalik kristallerdir. Buna karşılık moleküler maddeler moleküler veya moleküler iyonik kristaller oluşturur. Maddelerin içinde bulunan maddeler de moleküler bir yapıya sahiptir. normal koşullar gaz veya sıvı agrega halinde.
Aslında, belirli bir kimyasal maddeyle çalışırken, tek tek atomlar veya moleküllerle değil, çok sayıda atom veya molekülle uğraşıyoruz. çok sayıda organizasyon seviyeleri aşağıdaki diyagramla gösterilebilecek parçacıklar:
Makro cisimler olan büyük parçacık dizilerinin niceliksel bir açıklaması için, yapısal elemanlarının kesin olarak tanımlanmış bir sayısı olarak özel bir "madde miktarı" kavramı tanıtıldı. Bir maddenin miktar birimi moldür. Bir mol bir miktar maddedir(N) 12 g karbon izotop 12 C'de bulunan atom sayısı kadar yapısal veya formül birimi içeren.Şu anda bu sayı oldukça doğru bir şekilde ölçülmektedir ve 6,022 × 10 23'tür (Avogadro sayısı, N A). Atomlar, moleküller, iyonlar, kimyasal bağlar ve mikro dünyanın diğer nesneleri yapısal birimler olarak hareket edebilir. “Formül birimi” kavramı, supramoleküler yapıya sahip maddeler için kullanılır ve onu oluşturan elementler arasındaki en basit ilişki (brüt formül) olarak tanımlanır. İÇİNDE bu durumda formül birimi bir molekülün rolünü üstlenir. Örneğin, 1 mol kalsiyum klorür 6.022×1023 formül birimi - CaCl2 içerir.
Bir maddenin önemli özelliklerinden biri de molar kütlesidir (M, kg/mol, g/mol). Molar kütle, bir maddenin bir molünün kütlesidir. Bir maddenin bağıl moleküler kütlesi ve molar kütlesi sayısal olarak aynıdır ancak farklı boyutlara sahiptir; örneğin su için M r = 18 (bağıl atomik ve moleküler kütleler boyutsuz değerlerdir), M = 18 g/mol. Madde miktarı ve molar kütle basit bir ilişkiyle ilişkilidir:
17. ve 18. yüzyılların başında formüle edilen temel stokiyometrik yasalar, kimyasal atomizmin oluşumunda önemli bir rol oynadı.
1. Kütlenin korunumu kanunu (M.V. Lomonosov, 1748).
Reaksiyon ürünlerinin kütlelerinin toplamı, etkileşime giren maddelerin kütlelerinin toplamına eşittir.. Matematiksel formda bu yasa aşağıdaki denklemle ifade edilir:
Bu yasaya bir ek, bir elementin kütlesinin korunumu yasasıdır (A. Lavoisier, 1789). Bu kanuna göre Kimyasal reaksiyon sırasında her elementin kütlesi sabit kalır.
Kanunlar M.V. Lomonosova ve A. Lavoisier atom teorisi çerçevesinde basit bir açıklama buldular. Aslında, herhangi bir reaksiyon sırasında, kimyasal elementlerin atomları değişmeden ve sabit miktarlarda kalır; bu, hem her bir elementin kütlesinin ayrı ayrı sabitliğini hem de bir bütün olarak madde sisteminin sabitliğini gerektirir.
Göz önünde bulundurulan yasalar kimya için belirleyici öneme sahiptir, çünkü kimyasal reaksiyonların denklemler kullanılarak modellenmesine ve bunlara dayanarak nicel hesaplamalar yapılmasına olanak tanır. Ancak kütlenin korunumu yasasının tam olarak doğru olmadığını da belirtmek gerekir. Görelilik teorisinden de anlaşılacağı gibi (A. Einstein, 1905), enerjinin serbest bırakılmasıyla meydana gelen herhangi bir sürece, denklem uyarınca sistemin kütlesinde bir azalma eşlik eder:
burada DE açığa çıkan enerji, Dm sistemin kütlesindeki değişim, c ışığın boşluktaki hızıdır (3,0×10 8 m/s). Sonuç olarak kütlenin korunumu yasasının denklemi aşağıdaki biçimde yazılmalıdır:
Böylece ekzotermik reaksiyonlara kütlede bir azalma eşlik eder ve endotermik reaksiyonlara kütlede bir artış eşlik eder. Bu durumda kütlenin korunumu yasası şu şekilde formüle edilebilir: yalıtılmış bir sistemde kütlelerin ve indirgenmiş enerjilerin toplamı sabit bir miktardır. Ancak kimyasal reaksiyonlar için termal etkiler Yüzlerce kJ/mol cinsinden ölçülen kütle kusuru 10 -8 -10 -9 g'dır ve deneysel olarak tespit edilemez.
2. Kompozisyonun Değişmezliği Yasası (J. Proust, 1799-1804).
Bireysel kimyasal moleküler yapı Hazırlanma yönteminden bağımsız olarak sabit bir niteliksel ve niceliksel bileşime sahiptir. Sabit bileşim kanununa uyan bileşiklere denir renk körü. Daltonidlerin tümü şu anda bilinen organik bileşiklerdir (yaklaşık 30 milyon) ve kısmen (yaklaşık 100 bin) inorganik maddedir. Moleküler olmayan bir yapıya sahip maddeler ( Bertolidler), bu yasaya uymaz ve numune alma yöntemine bağlı olarak değişken bir bileşime sahip olabilir. Bunların çoğunluğunu (yaklaşık 500 bin) inorganik maddeler içerir. Bunlar esas olarak d elementlerinin ikili bileşikleridir (oksitler, sülfitler, nitrürler, karbürler, vb.). Değişken bileşimli bir bileşiğin bir örneği, bileşimi TiO 1.46 ila TiO 1.56 arasında değişen titanyum(III) oksittir. Bertolid formüllerinin değişken bileşimi ve mantıksızlığının nedeni, kristalin bazı temel hücrelerinin bileşimindeki değişikliklerdir (kristal yapıdaki kusurlar), bu, maddenin özelliklerinde keskin bir değişiklik gerektirmez. Daltonidler için böyle bir olay imkansızdır çünkü molekülün bileşimindeki bir değişiklik yeni bir kimyasal bileşiğin oluşumuna yol açar.
3. Eşdeğerler kanunu (I. Richter, J. Dalton, 1792-1804).
Reaksiyona giren maddelerin kütleleri eşdeğer kütleleriyle doğru orantılıdır.
burada E A ve E B reaksiyona giren maddelerin eşdeğer kütleleridir.
Bir maddenin eşdeğer kütlesi eşdeğerinin molar kütlesidir.
Eşdeğer, asit-baz reaksiyonlarında bir hidrojen katyonu, redoks reaksiyonlarında bir elektron veren veya kazanan veya değişim reaksiyonlarında başka herhangi bir maddenin bir eşdeğeri ile etkileşime giren gerçek veya koşullu bir parçacıktır.. Örneğin, metalik çinko bir asitle reaksiyona girdiğinde, bir çinko atomu iki hidrojen atomunun yerini alarak iki elektron verir:
Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2
Zn 0 - 2e - = Zn 2+
Dolayısıyla çinkonun eşdeğeri atomunun 1/2'sidir, yani. 1/2 Zn (koşullu parçacık).
Bir maddenin molekül veya formül biriminin hangi kısmının eşdeğer olduğunu gösteren sayıya eşdeğerlik faktörü - f e denir.. Eşdeğer kütle veya eşdeğer molar kütle, eşdeğerlik faktörünün ve molar kütlenin çarpımı olarak tanımlanır:
Örneğin nötrleştirme reaksiyonunda sülfürik asit iki hidrojen katyonunu verir:
H 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + 2H 2 O
Buna göre sülfürik asidin eşdeğeri 1/2 H 2 SO 4, eşdeğerlik faktörü 1/2, eşdeğer kütlesi ise (1/2) × 98 = 49 g/mol'dür. Potasyum hidroksit bir hidrojen katyonunu bağlar, dolayısıyla eşdeğeri formül birimidir, eşdeğerlik faktörü bire eşittir ve eşdeğer kütle molar kütleye eşittir, yani. 56 g/mol.
Ele alınan örneklerden, eşdeğer kütle hesaplanırken eşdeğerlik faktörünün belirlenmesinin gerekli olduğu açıktır. Bunun için bir takım kurallar vardır:
1. Bir asit veya bazın eşdeğerlik faktörü 1/n'ye eşittir; burada n, reaksiyona katılan hidrojen katyonlarının veya hidroksit anyonlarının sayısıdır.
2. Tuz eşdeğerlik faktörü, birlik bölümünün metal katyon veya asit kalıntısının değerliği (v) ile tuzdaki sayıları (n) çarpımına bölünmesine eşittir (formüldeki stokiyometrik indeks):
Örneğin Al 2 (SO 4) 3 - f e = 1/6 için
3. Bir oksitleyici ajanın (indirgeyici ajan) eşdeğerlik faktörü, birlik bölümünün, kendisi tarafından eklenen (bağışlanan) elektron sayısına bölünmesine eşittir.
Aynı bileşiğin farklı reaksiyonlarda farklı eşdeğerlik faktörüne sahip olabileceğine dikkat edilmelidir. Örneğin asit-baz reaksiyonlarında:
H3PO4 + KOH = KH2PO4 + H2Of e (H3PO4) = 1
H3PO4 + 2KOH = K2HPO4 + 2H2Of e (H3PO4) = 1/2
H3PO4 + 3KOH = K3PO4 + 3H2Of e (H3PO4) = 1/3
veya redoks reaksiyonlarında:
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
Uncyclopedia'dan materyal
Modern fizik, kimya ve doğa bilimlerinin temelini oluşturan atom-moleküler bilimin önde gelen düşüncesi, maddenin ayrıklığı (yapısının süreksizliği) düşüncesidir.
Maddenin bireysel bölünemez parçacıklardan oluştuğuna dair ilk fikirler eski zamanlarda ortaya çıktı ve başlangıçta genel olarak geliştirildi. felsefi fikirler Dünya hakkında. Örneğin, bazıları felsefi okullar Antik Hindistan(MÖ 1. binyıl) yalnızca maddenin bölünemez birincil parçacıklarının (anu) varlığını değil, aynı zamanda bunların birbirleriyle birleşerek yeni parçacıklar oluşturma yeteneklerini de tanıdı. Benzer öğretiler başka ülkelerde de mevcuttu Antik Dünya. Bilimin sonraki gelişimi üzerindeki en büyük şöhret ve etki, yaratıcıları Leucippus (M.Ö. 5. yüzyıl) ve Demokritos (M.Ö. 460 - M.Ö. 370) olan eski Yunan atomizmi tarafından gerçekleştirildi. Antik Yunan filozofu ve bilim adamı Aristoteles (M.Ö. 384-322) Demokritos'un öğretisini açıklayarak şöyle yazmıştı: "Her şeyin nedeni atomlardaki belirli farklılıklardır. Ve üç fark var: biçim, düzen ve konum.” Aristoteles'in eserlerinde önemli bir karışım kavramı vardır - homojen bir bileşik. çeşitli maddeler. Daha sonra, antik Yunan materyalist filozof Epikuros (MÖ 342-341 - MÖ 271-270), atomların kütlesi ve bunların hareket sırasında kendiliğinden sapma yetenekleri kavramını ortaya attı.
Birçok eski Yunan bilim adamına göre, karmaşık bir cismin basit bir atom karışımı değil, yeni özelliklere sahip niteliksel olarak yeni bir bütünsel oluşum olduğunu belirtmek önemlidir. Bununla birlikte, Yunanlılar henüz özel "çok atomlu" parçacıklar kavramını geliştirmemişlerdi - atomlar ve karmaşık cisimler arasında ara madde olan ve cisimlerin özelliklerinin en küçük taşıyıcıları olacak moleküller.
Orta Çağ'da antik atomizme olan ilgide keskin bir düşüş görüldü. Kilise eski Yunanlıları suçladı felsefi öğretiler Hıristiyan dogmasının gerektirdiği gibi, dünyanın Tanrı'nın iradesiyle değil, atomların rastgele birleşiminden ortaya çıktığı iddiasında.
XVI-XVII yüzyıllarda. Genel kültürel ve bilimsel yükseliş atmosferinde atomizmin yeniden canlanması başlıyor. Bu dönemde ileri bilim adamları Farklı ülkeler: İtalya'da G. Galileo (1564–1642), Fransa'da P. Gassendi (1592–1655), İngiltere'de R. Boyle (1627–1691) ve diğerleri şu prensibi ilan ettiler: Gerçeği Kutsal Yazılarda aramak değil, Bir doğa kitabını “doğrudan” okuyun
P. Gassendi ve R. Boyle, antik atomizmin daha da gelişmesinde ana itibarı borçludur. Gassendi, birkaç atomun birleşiminden oluşan, niteliksel olarak yeni bir oluşumu anladığı molekül kavramını ortaya attı. R. Boyle tarafından parçacıksal bir doğa felsefesinin yaratılmasına yönelik geniş bir program önerildi. İngiliz bilim adamına göre cisimciklerin dünyası, hareketleri ve "pleksusları" çok karmaşıktır. Bir bütün olarak dünya ve onun en küçük parçacıkları bilinçli olarak düzenlenmiş mekanizmalardır. Boyle'un cisimcikleri artık yok edilemeyen birincil atomlar değil antik filozoflar ama hareket yoluyla yapısını değiştirebilen karmaşık bir bütün.
M.V. Lomonosov, "Boyle'u okuduğumdan beri, en küçük parçacıkları keşfetme tutkusuna kapıldım" diye yazdı. Büyük Rus bilim adamı M.V. Lomonosov (1711-1765), maddi atomlar ve parçacıklar doktrinini geliştirdi ve kanıtladı. Atomlara yalnızca bölünmezliği değil, aynı zamanda aktif bir prensibi de (hareket etme ve etkileşim yeteneği) atfetti. "Duyarsız parçacıklar kütle, şekil, hareket, eylemsizlik kuvveti veya konum bakımından farklılık göstermelidir." Lomonosov'a göre homojen cisimlerin cisimcikleri, "aynı şekilde bağlanmış aynı sayıda aynı elementten oluşur... Elemanları farklı olduğunda veya farklı şekillerde veya farklı sayılarda bağlandığında cisimcikler heterojendir." Sadece 18. yüzyılın başında kitle ilişkilerinin incelenmesi nedeniyle. daha yeni başlıyordu, Lomonosov nicel atomik yaratamadı moleküler bilim.
Bu, İngiliz bilim adamı D. Dalton (1766–1844) tarafından yapıldı. Atomu, diğer elementlerin atomlarından öncelikle kütle bakımından farklı olan, kimyasal bir elementin en küçük parçacığı olarak görüyordu. Öğretisine göre kimyasal bir bileşik, yalnızca belirli bir karmaşık madde için karakteristik olan, her bir elementin belirli sayıda atomunu içeren "karmaşık" (veya "bileşik") atomların bir koleksiyonudur. İlk tabloyu bir İngiliz bilim adamı derledi atom kütleleri ancak moleküllerin bileşimi hakkındaki fikirlerinin çoğu zaman "en büyük basitlik" ilkesine dayanan keyfi varsayımlara dayanması nedeniyle (örneğin, su için OH formülünü kabul etti), bu tablonun hatalı olduğu ortaya çıktı.
Ayrıca 19. yüzyılın ilk yarısında. pek çok kimyager gerçek atom kütlelerinin belirlenebileceğine inanmıyordu ve deneysel olarak bulunabilecek eşdeğerleri kullanmayı tercih ediyordu. Bu nedenle aynı bağlantıya atfedildi farklı formüller ve bu, yanlış atomik ve moleküler kütlelerin oluşmasına yol açtı.
Teorik kimya reformu mücadelesini ilk başlatanlardan biri, doğru atom kütleleri sistemini yaratan Fransız bilim adamları C. Gerard (1816-1856) ve O. Laurent (1807-1853) idi. kimyasal formüller. 1856'da Rus bilim adamı D. I. Mendeleev (1834–1907) ve daha sonra ondan bağımsız olarak İtalyan kimyager S. Cannizzaro (1826 - 1910), bileşiklerin moleküler ağırlığını buharlarının çift yoğunluğundan hesaplamak için bir yöntem önerdi. hidrojene. 1860'a gelindiğinde, atom-moleküler teorinin kurulması için çok önemli olan bu yöntem kimyada kuruldu. Cannizzaro, Karlsruhe'deki Uluslararası Kimyacılar Kongresi'ndeki (1860) konuşmasında, Avogadro, Gerard ve Laurent'in fikirlerinin doğruluğunu, atom ve moleküler kütlelerin ve kompozisyonun doğru belirlenmesi için bunların benimsenmesi ihtiyacını ikna edici bir şekilde kanıtladı. kimyasal bileşikler. Laurent ve Cannizzaro'nun çalışmaları sayesinde kimyagerler, bir elementin var olduğu ve reaksiyona girdiği form (örneğin, hidrojen için H2'dir) ile bir bileşikte mevcut olduğu form (HCl, H2O, NH3 vb.). Sonuç olarak Kongre, atom ve molekül için aşağıdaki tanımları kabul etti: molekül - “reaksiyonlara giren ve tepkimeleri belirleyen bir cisim miktarı” Kimyasal özellikler"; atom - “bileşiklerin parçacıklarında (moleküllerinde) bulunan bir elementin en küçük miktarı.” Ayrıca “eşdeğer” kavramının “atom” ve “molekül” kavramlarıyla örtüşmemesi, ampirik olarak değerlendirilmesi gerektiği de kabul edildi.
S. Cannizzaro tarafından kurulan atom kütleleri, kimyasal elementlerin periyodik yasasının keşfinde D. I. Mendeleev'in temelini oluşturdu. Kongre kararlarının organik kimyanın gelişimi üzerinde olumlu bir etkisi oldu, çünkü bileşik formüllerinin oluşturulması yapısal kimyanın yaratılmasının yolunu açtı.
Böylece, 1860'ların başında. Atom-moleküler doktrin aşağıdaki hükümler şeklinde oluşturulmuştur.
1. Maddeler moleküllerden oluşur. Molekül, bir maddenin kimyasal özelliklerine sahip en küçük parçacığıdır. Bir maddenin birçok fiziksel özelliği (kaynama ve erime noktaları, mekanik mukavemet, sertlik vb.) çok sayıda molekülün davranışı ve moleküller arası kuvvetlerin etkisi ile belirlenir.
2. Moleküller birbirlerine belirli ilişkilerle bağlanan atomlardan oluşur (bkz. Molekül; Kimyasal bağ; Stokiyometri).
3. Atomlar ve moleküller sürekli kendiliğinden hareket halindedir.
4. Basit maddelerin molekülleri aynı atomlardan (O2, O3, P4, N2, vb.) oluşur; karmaşık maddelerin molekülleri - farklı atomlardan (H2O, HCl).
6. Moleküllerin özellikleri yalnızca bileşimlerine değil aynı zamanda atomların birbirine bağlanma şekline de bağlıdır (bkz. Kimyasal yapı teorisi; İzomerizm).
Modern bilim, klasik atom-moleküler teoriyi geliştirdi ve bazı hükümleri revize edildi.
Atomun bölünemez, yapısız bir oluşum olmadığı tespit edildi. Ancak geçen yüzyılda pek çok bilim adamı da bunu tahmin etti.
Her durumda bir maddeyi oluşturan parçacıkların molekül olmadığı ortaya çıktı. Özellikle katı ve sıvı haldeki birçok kimyasal bileşik, tuzlar gibi iyonik yapılara sahiptir. Soy gazlar gibi bazı maddeler, sıvı ve katı hallerde bile birbirleriyle zayıf etkileşime giren bireysel atomlardan oluşur. Ayrıca bir madde birkaç molekülün birleşimi (birleşmesi) sonucu oluşan parçacıklardan da oluşabilir. Evet, kimyasal olarak saf su yalnızca bireysel H2O molekülleri tarafından değil, aynı zamanda n = 2-16 olan polimer molekülleri (H2O)n tarafından da oluşturulur; Aynı zamanda hidratlanmış H+ ve OH- iyonlarını da içerir. Özel grup Bileşikler kolloidal çözeltiler oluşturur. Ve son olarak, binlerce ve milyonlarca derecelik sıcaklıklara ısıtıldığında madde özel bir duruma geçer - plazma atomların, pozitif iyonların, elektronların ve atom çekirdeğinin bir karışımıdır.
Aynı niteliksel bileşime sahip moleküllerin niceliksel bileşiminin bazen geniş sınırlar içinde değişebileceği ortaya çıktı (örneğin, nitrojen oksit, N2O, NO, N203, NO2, N204, N formülüne sahip olabilir) 2 O 5, NO 3 ), yalnızca nötr molekülleri değil aynı zamanda moleküler iyonları da dikkate alırsak olası bileşimlerin sınırları genişler. Dolayısıyla NO 4 molekülü bilinmemektedir ancak NO 3− 4 iyonu yakın zamanda keşfedilmiştir; CH 5 molekülü yoktur ancak CH + 5 katyonu bilinmektedir vb.
Belirli bir elementin birim kütlesi başına farklı bir element kütlesinin bulunduğu değişken bileşimli sözde bileşikler keşfedildi, örneğin: Fe 0.89-0.95 O, TiO 0.7-1.3, vb.
Moleküllerin atomlardan oluştuğu konum netleştirildi. Modern kuantum mekaniği kavramlarına göre (bkz. Kuantum kimyası), bir moleküldeki atomların yalnızca çekirdeği az çok değişmeden kalır, yani çekirdek ve iç elektron kabukları, dış (değerlik) elektronların hareketinin doğası ise kökten değişir. tüm molekülü kaplayan yeni bir moleküler elektron kabuğunun oluştuğunu gösterir (bkz. Kimyasal bağ). Bu anlamda moleküllerde değişmeyen atomlar yoktur.
Bu açıklamalar ve eklemeler dikkate alındığında, modern bilimin klasik atom-moleküler öğretinin rasyonel yönünü koruduğu unutulmamalıdır: maddenin ayrık yapısı, atomların birbirleriyle birleşerek üretim yapma yeteneği hakkındaki fikirler. belli bir düzende, niteliksel olarak yeni ve daha karmaşık oluşumlar ve maddeyi oluşturan parçacıkların sürekli hareketi hakkında.
Atomik-moleküler bilim
Madde ve hareket kavramı
Modern kimya bunlardan biridir. Doğa BilimleriÇalışma konusu madde olan ve bireysel kimyasal disiplinlerden oluşan bir sistem olan inorganik, analitik, fiziksel, organik, kolloidal vb.
Çevremizdeki tüm farklı dünya, tüm nesneler ve fenomenler birleşmiştir Genel kavram- iki varoluş biçiminin bilindiği madde - madde ve alan.
Madde, kendi kütlesine veya durgun kütlesine sahip parçacıklardan oluşan maddi bir oluşumdur. Modern bilimÇeşitli malzeme sistemleri türleri ve bunlara karşılık gelen yapısal madde seviyeleri bilinmektedir. Bunlar hem temel parçacıkları (elektronlar, protonlar, nötronlar, vb.) hem de çeşitli boyutlardaki makroskobik cisimleri (jeolojik sistemler, gezegenler, yıldızlar, yıldız kümeleri, Galaksi, galaksi sistemleri vb.) içerir. Maddenin yapısına ilişkin modern bilgi, genişliyor itibaren 10 -14cmönce 10 28cm(yaklaşık olarak 13 milyarışık yılları).
Maddeden farklı olarak alan, parçacıkların etkileşime girdiği maddi bir ortamdır. Örneğin, elektronik alanda yüklü parçacıklar arasında etkileşim meydana gelir ve nükleer alanda protonlar ve nötronlar arasında etkileşim meydana gelir.
Maddenin evrensel varoluş biçimleri, maddenin dışında var olmayan uzay ve zamandır, tıpkı uzay-zamansal özelliklere sahip olmayan maddi nesnelerin olamayacağı gibi.
Maddenin temel ve ayrılmaz özelliği harekettir, yani varoluş biçimidir. Maddenin hareket biçimleri çok çeşitlidir, birbirleriyle ilişkilidir ve birinden diğerine geçebilirler. Örneğin, maddenin mekanik hareketi elektriksel forma, elektriksel form termal forma vb. dönüşebilir. Maddenin hareketinin ölçüsü, niceliksel özelliği enerjidir.
Kimyanın Tanımı
Çeşitli şekiller maddenin hareketleri çeşitli bilimler tarafından incelenir - fizik, kimya, biyoloji vb. Kimya, maddelerde niteliksel bir değişiklik, bazı maddelerin başkalarına dönüşümü olarak anlaşılan maddenin hareketinin kimyasal formunu inceler. Bu durumda maddeyi oluşturan atomlar arasındaki kimyasal bağlar kopar, yeniden ortaya çıkar veya yeniden dağıtılır. Kimyasal işlemler sonucunda yeni fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip yeni maddeler ortaya çıkar.
Dolayısıyla kimya, bileşim, yapı ve özelliklerdeki değişikliklerin yanı sıra bu süreçler ile maddenin diğer hareket biçimleri arasındaki karşılıklı geçişlerle birlikte maddelerin dönüşüm süreçlerini inceleyen bir bilimdir.
Kimyada çalışmanın amacı kimyasal elementler ve bunların bileşikleridir. Kimya, maddelerin özelliklerini ve dönüşümlerini inceleyerek doğa yasalarını ortaya çıkarır, maddeyi ve onun hareketini kavrar. Kimyanın en önemli temel doğa bilimlerinden biri olarak incelenmesi, bilimsel bir dünya görüşünün oluşması için gereklidir.
Atomik-moleküler bilim
Atomik-moleküler bilim, kimyada ilk kez büyük Rus bilim adamı M.V. tarafından geliştirildi ve uygulandı. Lomonosov. Öğretisinin ana hükümleri “Matematiksel Kimyanın Unsurları” çalışmasında ortaya konmuştur. M.V.'nin öğretilerinin özü. Lomonosov aşağıdakilere geliyor.
1. Tüm maddeler “parçacıklardan” oluşur (M.V. Lomonosov'un molekül dediği gibi). 2. Moleküller elementlerden (atomlardan) oluşur. 3. Parçacıklar – moleküller ve atomlar sürekli hareket halindedir. 4. Basit maddelerin molekülleri aynı atomlardan, karmaşık maddelerin molekülleri ise farklı atomlardan oluşur.
Bu doktrin daha sonra D. Dalton ve J. Berzelius'un çalışmalarında geliştirildi. Kimyada atom-moleküler teori nihayet 19. yüzyılın ortalarında kuruldu. 1860 yılında Karlsruhe'de düzenlenen Uluslararası Kimyacılar Kongresi'nde kimyasal element, atom ve molekül kavramlarının tanımları kabul edildi.
Atom, bir kimyasal elementin kimyasal özelliklerine sahip olan ve bölünemediğinde bölünemeyen en küçük parçacığıdır. kimyasal reaksiyonlar.
Molekül, bir maddenin kimyasal özelliklerine sahip en küçük parçacığıdır. Bir molekülün kimyasal özellikleri, bileşimi ve kimyasal yapısı tarafından belirlenir.
Tüm maddeler basit ve karmaşık olarak ikiye ayrılır.
Basit bir madde aynı elementin atomlarından oluşur.
Karmaşık bir madde farklı elementlerin atomlarından oluşur. Örneğin bakır oksit (II) bakır ve oksijen elementlerinin atomlarından oluşur.
Sadece 100 yıl önce atom bölünmez bir varlık olarak görülüyordu. Ancak modern kavramlara göre atom karmaşık bir yapıya sahiptir ve üç atom altı parçacıktan oluşur: protonlar, nötronlar ve elektronlar. Protonların pozitif yükü vardır; Nötronların yükü yoktur ancak elektronların yükü vardır negatif yük. Proton ve elektronun yükleri aynı büyüklüktedir. Protonlar ve nötronlar birlikte atomun çekirdek adı verilen çok küçük bir hacmini işgal ederler. En Atomun hacminin geri kalanı elektronların hareket ettiği alandır. Atomların net elektrik yükü bulunmadığından her atom şunları içerir: eşit sayı elektronlar ve protonlar. Çekirdeğin yükü proton sayısına göre belirlenir.
Kimyasal element, aynı nükleer yük ile karakterize edilen ve buna göre belirli bir dizi özellik ile karakterize edilen bir tür atomdur. Aynı elementin nötron sayısı ve dolayısıyla kütle bakımından farklılık gösteren atomlarına izotoplar denir. Sembol 12 6C ya da sadece 12°C altı proton ve altı nötrondan oluşan bir karbon atomu anlamına gelir. Bir atomun çekirdeğindeki proton sayısına atom numarası denir. Üst simge (12) Kütle numarası denir ve bir atomun çekirdeğindeki proton ve nötronların toplam sayısını gösterir.
“Kimyasal element” kavramı, “basit madde” kavramıyla özdeşleştirilemez. Basit bir madde belirli bir yoğunluk, çözünürlük, erime ve kaynama noktaları vb. ile karakterize edilir. Bu özellikler bir dizi atomla ilgilidir ve farklı basit maddeler için farklıdır.
Bir kimyasal element, belirli bir nükleer yük, izotopik bileşim vb. ile karakterize edilir. Bir elementin özellikleri, onun bireysel atomlarıyla ilgilidir.
Karmaşık maddeler basit maddelerden değil elementlerden oluşur. Örneğin su, basit maddeler olan hidrojen ve oksijenden değil, hidrojen ve oksijen elementlerinden oluşur.
Birçok kimyasal element, yapı ve özellik bakımından farklılık gösteren birkaç basit madde oluşturur. Bu olaya allotropi denir ve ortaya çıkan maddelere allotropik modifikasyonlar veya modifikasyonlar denir. Böylece oksijen elementi iki allotropik modifikasyon oluşturur: oksijen Ç2 ve ozon Ç 3; karbon elementi - üç: elmas, grafit ve karabina.
Maddenin hareketinin kimyasal formu, her bir maddenin doğasında bulunan fiziksel özellikler ve fiziksel miktarlar ölçülerek incelenir ve bilinir. Fiziksel boyutörneğin bir maddenin kütlesi, yoğunluğu, erime noktasıdır. Kimyada bir maddenin bağıl atom ve moleküler kütlesi kavramları yaygın olarak kullanılmaktadır.
Göreceli atomik kütle. Atomların kütleleri son derece küçüktür. Böylece bir hidrojen atomunun kütlesi 1.674×10 -27 kg, oksijen - 2.667×10 -26 kg. Kimyada geleneksel olarak mutlak kütle değerlerinden ziyade göreceli kütle değerleri kullanılır. Bağıl kütle birimi atomik kütle birimidir (kısaltılmıştır) sabah.e.m.), temsil eden 1/12 karbon atomu kütlesi - 12 yani karbon izotopu 6C - 1,66×10 -27 kg. Çoğu element farklı kütlelere sahip atomlara sahip olduğundan, bir kimyasal elementin bağıl atom kütlesi, elementin doğal izotopik bileşimindeki bir atomun ortalama kütlesinin, 1/12 bir karbon atomunun kütlesi.
Bir elementin bağıl atom kütlesi şu şekilde gösterilir: Ar. Örneğin,
Nerede 1.993·10 -26 kg– bir karbon atomunun kütlesi.
Bağıl molekül ağırlığı. Atomik kütleler gibi bağıl moleküler kütleler de atomik kütle birimleriyle ifade edilir. Bir maddenin bağıl moleküler kütlesi, maddenin doğal izotopik bileşimindeki bir molekülün ortalama kütlesinin oranına eşit boyutsuz bir miktardır. 1/12 karbon atomu kütlesi 12 6C.
Bağıl molekül ağırlığı şu şekilde gösterilir: Bay. Sayısal olarak bir maddenin molekülünü oluşturan tüm atomların bağıl atom kütlelerinin toplamına eşittir ve maddenin formülü kullanılarak hesaplanır. Örneğin, Bay r (H20) aşağıdakilerden oluşacaktır 2 A r (N)» 2; Ar(O) = 1 × 16 = 16; M r (H20) = 2 + 16 = 18.
Mol. Uluslararası birim sisteminde (Sİ) Bir maddenin miktar birimi mol olarak alınır. Bir mol, çok sayıda yapısal veya formülsel içeren bir maddenin miktarıdır. (FE) birimler (moleküller, atomlar, iyonlar, elektronlar veya diğerleri), kaç tane atom vardır? 0,012kg karbon izotopu 12 6C.
 |
Bir karbon atomunun kütlesini bilmek 12C (1.993×10 -26 kg), atom sayısını hesaplayın Yok V 0,012kg karbon.
Parçacık sayısı 1 mol her madde aynıdır. Eşittir 6,02×10 23 ve Avogadro sabiti olarak adlandırılır (gösterilir) Yok, boyut 1/mol veya mol -1). Açıkçası, içinde 2 mol karbon tutulacak 2 × 6,02 × 10 23 atomlar, içinde 3 mol - 3 × 6,02 × 10 23 atomlar.
Molar kütle. Genellikle belirlenir M. Molar kütle, bir maddenin kütlesinin madde miktarına oranına eşit bir değerdir. Onun bir boyutu var kg/mol veya g/mol. Örneğin, M = m/n veya M = m/n, Nerede M- gram cinsinden kütle; N(çıplak) veya N- mol cinsinden madde miktarı, M- molar kütle g/mol- verilen her madde için sabit bir değer. Yani bir su molekülünün kütlesi eşitse 2,99×10 -26 kg, sonra molar kütle M(H2O) = 2,99×10 -26 kg × 6,02×10 23 mol -1 = 0,018 kg/mol veya 18 gr/mol. Genel olarak bir maddenin molar kütlesi şu şekilde ifade edilir: g/mol, sayısal olarak bu maddenin bağıl atomik veya bağıl moleküler kütlesine eşittir.
Örneğin bağıl atom ve moleküler kütleler C, O2, H2S sırasıyla eşit 12, 32, 34, ve molar kütleleri sırasıyla 12, 32, 34 gr/mol.
Atomun kavramı ve yapısı
Kimyanın ve diğer doğa bilimlerinin temel kavramlarından biri de atomdur. Bu terimin uzun bir kökeni vardır; yaklaşık 2500 yıl öncesine dayanmaktadır. Atom kavramı ilk kez ortaya çıktı. Antik Yunan 5. yüzyıl civarında. M.Ö e. Atomistik doktrinin kurucuları eski Yunan filozofları Leukippos ve öğrencisi Demokritos'tu. Maddenin ayrık yapısı fikrini ortaya atan ve “ATOM” terimini ortaya koyanlar onlardı. Demokritos atomu maddenin en küçük ve bölünemez parçacığı olarak tanımladı.
Demokritos'un öğretileri yaygınlaşmadı ve kimyada (ve Orta Çağ'da - simyada) uzun bir tarihsel dönem boyunca Aristoteles'in (MÖ 384 - 322) teorisi hakim oldu. Aristoteles'in öğretilerine göre doğanın ana ilkeleri soyut "ilkelerdir": soğuk, sıcak, kuruluk ve nem; bunların birleşimi dört ana "elementi" oluşturur: toprak, hava, ateş ve su.
Ancak 19. yüzyılın başında İngiliz bilim adamı John Dalton, maddenin en küçük parçacıkları olarak atomlara geri döndü ve bu terimi bilime kazandırdı. Bundan önce R. Boyle (“Şüpheci Kimyager” kitabında simyacıların fikirlerine ezici bir darbe indirdi), J. Priestley ve C.W. Scheele (oksijenin keşfi), G. Cavendish gibi dikkat çekici bilim adamlarının çalışmaları geldi. (hidrojenin keşfi), A. L. Lavoisier (basit maddelerin ilk tablosunu derleme girişimi), M. V. Lomonosov (atom-moleküler bilimin temel ilkeleri, kütlenin korunumu yasası), J. L. Proust (bileşimin değişmezliği yasası) ) Ve bircok digerleri.
Atom(Yunan ατομος - bölünmez), bağımsız olarak var olabilen ve özelliklerinin taşıyıcısı olan bir kimyasal elementin en küçük parçacığıdır. Atom, pozitif yüklü bir çekirdek ve buna karşılık gelen sayıda elektrondan oluşan elektriksel olarak nötr bir mikro sistemdir.
Bir atomun türü, çekirdeğinin bileşimine göre belirlenir. Her türden atom birbirine benzer, ancak diğer türdeki atomlardan farklıdır. Dolayısıyla karbon, nitrojen ve oksijen atomları farklı boyutlara sahiptir ve fiziksel ve kimyasal özellikler bakımından farklılık gösterir. Çekirdek, topluca nükleon adı verilen elektronlardan, protonlardan ve nötronlardan oluşur.
Elektron[Antik Yunan ηλεκτρον - kehribar (sürtünmeyle iyi elektriklenir)] - dinlenme kütlesi 9,109·10 -31 kg = 5,486·10 -4 amu'ya eşit olan kararlı bir temel parçacık. ve 1,6·10 -19 C'ye eşit temel negatif yük taşıyor.
Kimya ve fizikte birçok problemin çözümünde bir elektronun yükü -1 olarak alınır ve diğer tüm parçacıkların yükleri bu birimlerle ifade edilir. Elektronlar tüm atomların bir parçasıdır.
Proton(Yunan πρωτοσ - ilk) - tüm kimyasal elementlerin atom çekirdeğinin ayrılmaz bir parçası olan temel bir parçacık dinlenme kütlesine sahiptir Bay= 1,672·10 -27 kg = 1,007 a.m.u. ve büyüklük olarak bir elektronun yüküne eşit bir temel pozitif elektrik yükü, yani. 1,6·10 -19 Cl.
Çekirdekteki protonların sayısı bir kimyasal elementin atom numarasını belirler.
Nötron(lat. doğal- ne biri ne de diğeri) - dinlenme kütlesi bir protonun dinlenme kütlesinden biraz daha büyük olan elektriksel olarak nötr bir temel parçacık m n= 1,65·10 -27 kg = 1,009 a.u.m.
Nötron, protonla birlikte tüm atom çekirdeklerinin bir parçasıdır (bir proton olan hidrojen izotopu 1H'nin çekirdeği hariç).
Bireyin özellikleri temel parçacıklar
| Temel parçacık | Tanım | Ağırlık | Elektrik şarjı | ||
| birimler halinde SI (kg) | amu'da | Kl'de | elektron yüklerinde | ||
| Elektron | e- | 9.109 10 -31 | 5,486·10 -4 | 1,6·10 -19 | -1 |
| Proton | P | 1.672·10 -27 | 1,007 | 1,6·10 -19 | 1 |
| Nötron | N | 1.675·10 -27 | 1,009 | 0 | 0 |
Proton ve nötronların genel (grup) adı nükleonlar.
Kimyasal bir elementin kavramı ve varoluş biçimleri
Kimyasal element- aynı nükleer yüke sahip bir tür atom.
Kimyasal element maddi bir parçacık değil, bir kavramdır. Bu bir atom değil, belirli bir özellik ile karakterize edilen bir atom topluluğudur - aynı nükleer yük.
Bir elementin atomları çekirdekte farklı sayıda nötronlara ve dolayısıyla farklı kütlelere sahip olabilir.
Kütle Numarası - toplam sayısıÇekirdekteki nükleonlar (protonlar ve nötronlar).
Bir atomun çekirdeği, sayısı elementin atom numarasına eşit olan protonlardan oluşur. (Z) ve nötronlar (N). bir = Z + N, Nerede A- kütle Numarası.
Nüklitler(lat. çekirdek- çekirdek) - yaygın isim Atom çekirdekleri belirli sayıda proton ve nötron (pozitif yük miktarı ve kütle numarası) ile karakterize edilir.
Bir kimyasal elementi belirtmek için yalnızca bir miktarı adlandırmak yeterlidir - çekirdeğin yükü, yani. Periyodik Tablodaki bir elementin seri numarası. Bir nüklidi belirlemek için bu yeterli değildir; kütle numarasının da belirtilmesi gerekir.
Bazen, tam olarak doğru olmasa da, "çekirdek" kavramı çekirdeğin kendisini değil, atomun tamamını ifade eder.
İzotoplar(Yunan ισος - aynı + τοπος - yer) - aynı sayıda protona sahip ancak kütle numaraları farklı olan nüklidler.
İzotoplar, Periyodik Tabloda aynı yeri işgal eden nüklitlerdir, yani aynı kimyasal elementin atomlarıdır.
Örneğin: 11 22 Hayır, 11 23 Hayır, 11 24 Hayır.
İzobarlar(Yunan ιςο - eşit + βαροσ - ağırlık) - aynı kütle numaralarına sahip ancak farklı sayıda protona sahip (yani farklı kimyasal elementlerle ilişkili) nüklidler.
Örneğin: 90 Sr, 90Y, 90 Zr.
İzotonlar- aynı sayıda nötron içeren nüklidler.
Atomlar kimyasal olarak etkileşime girdiğinde moleküller oluşur.
Molekül(lat.'dan küçültülmüş. benler- kütle), bir maddenin özelliklerini belirleyen en küçük parçacığıdır. Bir veya farklı kimyasal elementlerin atomlarından oluşur ve şu şekilde bulunur: tek sistem atom çekirdeği ve elektronlar. Tek atomlu moleküller (örneğin soy gazlar) durumunda atom ve molekül kavramları aynıdır.
Moleküller tek atomludur (örneğin helyum molekülleri Olumsuz), diatomik (nitrojen N 2, karbonmonoksit CO), çok atomlu (su H20 benzen C 6 H 6) ve polimerik (yüzbinlerce veya daha fazla atom içeren - kompakt durumda metal molekülleri, proteinler, kuvars).
Atomlar bir molekülde kimyasal bağlarla tutulur.
Kimyada atom ve moleküllerin yanı sıra diğer yapısal birimleri de dikkate almalıyız: iyonlar ve radikaller.
iyonlar(Yunan ιον - gidiş) - elektron eklenmesi veya kaybı sonucu atomlardan (veya atom gruplarından) oluşan elektrik yüklü parçacıklar.
Pozitif yüklü iyonlara denir katyonlar(Yunan κατα aşağı + iyon), negatif yüklü - anyonlar(Yunan ανα - yukarı + iyon).
Örneğin: K+- potasyum katyonu, Fe 2+- demir katyonu, NH4+- amonyum katyonu, Cl - - klor anyonu (klorür anyonu), S 2-- kükürt anyonu (sülfür anyonu), SO 4 2-- sülfat anyonu.
Radikaller(lat. radikaller- radikal) - eşleşmemiş elektronlara sahip parçacıklar (atomlar veya atom grupları).
Oldukça reaktiftirler.
Örneğin: N- hidrojen radikali, C1- klor radikali, CH 3- metil radikali.
Aynı zamanda paramanyetik moleküller, örneğin Ç2, HAYIR, NO 2 eşleşmemiş elektronlara sahip olanlar radikal değildir.
Basit madde- bir kimyasal elementin atomlarından oluşan bir madde.
Basit bir madde, kimyasal bir elementin varoluş biçimidir. Birçok element, örneğin karbon (grafit, elmas, karbin, fullerenler), fosfor (beyaz, kırmızı, siyah), oksijen (ozon, oksijen) gibi birkaç basit madde formunda mevcut olabilir.
Yaklaşık 400 basit madde bilinmektedir.
Allotropi(Yunan αλλοσ - diğer + τροπε - rotasyon) - bir kimyasal elementin, moleküldeki atom sayısında farklılık gösteren iki veya daha fazla basit madde formunda var olma yeteneği (örneğin, Ç2 Ve Ç 3) veya farklı kristal yapılar (grafit ve elmas).
Polimorfizm(Yunan πολιμορφοσ - çeşitli) - yetenek katılar farklı kristal yapılara ve farklı özelliklere sahip iki veya daha fazla formda bulunur. Bu tür formlara polimorfik modifikasyonlar denir.
Örneğin: FeS2 farklı kristal yapılara (polimorflar) sahip iki madde oluşturabilir: birine pirit, diğerine markazit denir. Bu maddeler allotropik modifikasyonlar mıdır? Onlar değil.
Allotropi yalnızca basit maddeler için geçerlidir ve hem moleküllerinin bileşimindeki farklılığı hem de kristal kafeslerin yapısındaki farklılığı dikkate alır. Basit maddelerin kristal kafeslerinin yapısındaki farklılıklardan bahsediyorsak, o zaman polimorfizm ve allotropi kavramları örtüşür, örneğin grafit ve elmas hakkında bunların allotropik formlar olduğunu veya polimorfik formlar olduğunu söyleyebiliriz. .
1. Doğa bilimlerinin bir konusu olarak kimya Kimya çalışmaları yeni spesifik maddelerin oluşumuyla atomların etkileşiminin meydana geldiği maddenin bu hareket şekli. Kimya-yapı bilimi, yapı ve maddelerin özellikleri, onların dönüşümleri veya bu dönüşümlere eşlik eden olaylar. Modern kimya şunları içerir:: genel, organik, koloidal, analitik, fiziksel, jeolojik, biyokimya, yapı malzemeleri kimyası. Kimya konusu- kimyasal elementler ve bunların bileşikleri ile çeşitli kimyasal reaksiyonları yöneten yasalar. Fiziksel-matematiksel ve biyolojik-sosyal bilimleri birbirine bağlar.
2.Sınıf inorganik bileşikler. Asitlerin, bazların, tuzların temel kimyasal özellikleri. İnorganik bileşiklerin özelliklerine göre izlere bölünmüştür. Sınıflar: oksitler, bazlar, asitler, tuzlar. Oksitler- oksijenin daha elektronegatif bir element olduğu, yani -2 oksidasyon durumunu sergilediği elementlerin oksijenle birleşimi. ve yalnızca O2 elemanı bağlıdır. Genel formül CxOy'dir. Var:asidik e-bazik oksitler ve bazlar ile tuz oluşturabilen (SO3+Na2O=Na2SO4; So3+2NaOH=Na2SO4=H2O), ana- asidik oksitler ve asitlerle tuzlar oluşturabilir (CaO+CO2=CaCO3; CaO+2HCl=CaCl2+H2O ), amfoterik(size ve temellere) ve bununla ve bununla (ZnO, BeO, Cr2O3, SnO, PbO, MnO2). ve tuz oluşturmayan(CO,NO,N2O) Zemin - Anyonun elektrolitik ayrışması sırasında sadece hidroksil grubu OH. Bir bazın asitliği, hidroksitin ayrışması sırasında oluşan OH iyonlarının sayısıdır. Hidroksitler, oksitlerin su ile birleştirilmesiyle elde edilen OH grubunu içeren maddelerdir. 3 tip: temel(bazlar)asidik(oksijen içeren asitler) veamfoterik(amfolitler - bazik ve asidik özellikler sergilerler Cr(OH)3,Zn(OH)2,Be(OH)2,Al(OH)3) Asitler-elektrolitik ayrışma sırasındaki maddeler kat. Katyon m.b. yalnızca + yüklü iyon H. Şunlar vardır: oksijensiz, oksijen içeren H sayısı asidin bazlığıdır. Su moleküllerinin meta ve orto formları. Tuzlar- elektrolitik ayrışma sırasında katyonun bir amonyum iyonu (NH4) veya bir metal iyonu olabileceği ve anyonun herhangi bir asidik kalıntı olabileceği maddeler Var: orta(tam ikame. bir asit kalıntısı ve bir metal iyonundan oluşur), ekşi e (eksik ikame. ikame edilmemiş H'nin varlığı), bazik (eksik ikame. ikame edilmemiş OH'nin varlığı) Bileşime göre inorganik maddeler bölünmüştür ikili– yalnızca iki unsurdan oluşan, ve çok elementli– çeşitli unsurlardan oluşur.
3. Atom-moleküler öğretimin temel hükümleri
1. Tüm maddeler moleküllerden (parçacıklardan) oluşur; fiziksel olaylar sırasında moleküller korunur, ancak kimyasal olaylar sırasında yok edilirler.
2. Moleküller atomlardan (elementlerden) oluşur, kimyasal reaksiyonlar sırasında atomlar korunur.
3. Her türdeki (element) atomlar birbiriyle aynıdır, ancak diğer türdeki atomlardan farklıdır.
4. Atomlar etkileşime girdiğinde moleküller oluşur: homonükleer (bir elementin atomları etkileşime girdiğinde) veya heteronükleer (farklı elementlerin atomları etkileşime girdiğinde).
5. Kimyasal reaksiyonlar, orijinal maddeleri oluşturan aynı atomlardan yeni maddelerin oluşumunu içerir. +6. moleküller. ve atomlar sürekli hareket halindedir ve ısı bu parçacıkların iç hareketinden oluşur
. Atom- Bir elementin kimyasal özelliklerini koruyan en küçük parçacığı. Atomlar nükleer yük, kütle ve boyut bakımından farklılık gösterir
Kimyasal element- aynı konuma sahip atom türleri. Çekirdek yükü. Fiziki ozellikleri Basit bir maddenin özelliği olan kimyasal bir elemente atfedilemez. Basit maddeler- bunlar aynı kimyasal elementin atomlarından oluşan maddelerdir. 4.Kimyanın temel kanunları (korunum kanunu, kompozisyon sabitliği, katlı oranlar, Avagadro kanunu) Koruma Kanunu: Reaksiyona giren maddelerin kütlesi, reaksiyon sonucunda oluşan maddelerin kütlesine eşittir. Kompozisyonun Değişmezliği Yasası : (herhangi bir kimyasal bileşik, hazırlanma yöntemine bakılmaksızın aynı niceliksel bileşime sahiptir) Belirli bir bileşiğin bileşiminde yer alan elementlerin kütleleri arasındaki oranlar sabittir ve bu bileşiğin elde edilme yöntemine bağlı değildir.
Katlar Kanunu : İki element birbiriyle birden fazla kimyasal bileşik oluşturuyorsa, bu bileşiklerdeki elementlerden birinin diğerinin aynı kütlesi başına kütleleri birbiriyle küçük tamsayılar olarak ilişkilidir.
Avogadro yasası. Aynı sıcaklıkta ve aynı basınçta alınan herhangi bir gazın eşit hacimleri aynı sayıda molekül içerir.
5. Eşdeğerler Yasası . Madde eşdeğeri- bu, 1 mol hidrojen atomu ile etkileşime giren veya bir kimyasaldaki aynı sayıda H atomunun yerini alan madde miktarıdır. Reaksiyonlar. Ve (L/Mol), bir maddenin eşdeğer hacmidir, yani gaz halindeki bir maddenin bir eşdeğerinin hacmidir. YASA: Tüm maddeler kimyasal reaksiyonlarda reaksiyona girer ve eşdeğer miktarlarda oluşur. Eşdeğer kütlelerin, hacimlerin, reaksiyona giren veya oluşturan maddelerin oranı, kütlelerinin (hacimlerinin) oranıyla doğru orantılıdır veya E (basit) = A (atom kütlesi) / B (elementin değeri) E (asitler) = M ( molar kütle) / bazik (asit bazı) E(Hidroksit)=M/Asit)Hidroksidin asitliği) E(tuz oksitler) = M/a (numunedeki bir elementin atom sayısı. Oksit (tuzlar) * in (bu elementin veya metalin değeri)
6. Atomların yapısı. Çekirdek. Nükleer reaksiyonlar. Radyasyon türleri. Rutherford modeli: 1.Kütlenin hemen hemen tamamı çekirdekte yoğunlaşmıştır 2.+ telafi edilmiştir – 3.Yük grup numarasına eşittir. En basiti H hidrojendir Modern kimya kavramı. Bir element aynı konuma sahip bir atom türüdür. Nükleer yüke göre bir atom, pozitif yüklü bir çekirdek ve bir elektron kabuğundan oluşur. Elektron kabuğu elektronlardan oluşur. Elektron sayısı proton sayısına eşittir, dolayısıyla bir bütün olarak atomun yükü 0'dır. Proton sayısı, çekirdeğin yükü ve elektron sayısı sayısal olarak kimyasal elementin atom numarasına eşittir. . Bir atomun kütlesinin neredeyse tamamı çekirdekte yoğunlaşmıştır. Elektronlar atomun çekirdeği etrafında rastgele değil, sahip oldukları enerjiye bağlı olarak hareket ederek elektron katmanını oluştururlar. Her elektronik katman belirli sayıda elektron içerebilir: ilkinde - en fazla 2, ikincisinde - en fazla 8, üçüncüsünde - en fazla 18. Elektronik katmanların sayısı, periyot numarasına göre belirlenir. Son (dış) katmandaki elektronların sayısı, metalik özelliklerin kademeli olarak zayıflaması ve metal olmayanların özelliklerinin artması sırasında grup numarasına göre belirlenir. Nükleer reaksiyon, çekirdeklerin veya parçacıkların çarpışması sırasında yeni çekirdeklerin veya parçacıkların oluşma sürecidir. Radyoaktivite bir kimyasal elementin kararsız bir izotopunun, temel parçacıkların veya çekirdeklerin emisyonu ile birlikte başka bir elementin izotopuna kendiliğinden dönüşümü denir. Radyasyon türleri: alfa, beta (negatif ve pozitif) ve gama. Alfa parçacığı 4/2He helyum atomunun çekirdeğidir. Alfa parçacıkları yayınlandığında çekirdek iki proton ve iki nötron kaybeder, dolayısıyla yük 2, kütle numarası 4 azalır. Negatif beta parçacığı bir elektrondur. Bir elektron yayınlandığında nükleer yük bir artar ancak kütle numarası değişmez. Kararsız izotop, parçacığın emisyonu uyarımın tamamen ortadan kalkmasına yol açmayacak kadar uyarılırsa, gama radyasyonu adı verilen saf enerjinin bir kısmını yayar. Çekirdek yükü aynı fakat kütle numaraları farklı olan atomlara izotop denir (örneğin 35/17 Cl ve 37/17Cl). Kütle numaraları aynı olan ancak farklı numaraÇekirdekteki protonlara izobar denir (örneğin 40/19K ve 40/20Ca) Yarı ömür (T ½), radyoaktif izotopun orijinal miktarının yarısının bozunduğu süredir.
