Kimyoning asosiy tushunchalari, stoxiometriya qonunlari
Kimyoviy atomizm (atom-molekulyar nazariya) tarixan zamonaviy kimyo fanining asosini tashkil etuvchi birinchi fundamental nazariy tushunchadir. Ushbu nazariyaning shakllanishi yuz yildan ko'proq vaqtni oldi va M.V. kabi taniqli kimyogarlarning faoliyati bilan bog'liq. Lomonosov, A.L. Lavuazye, J. Dalton, A. Avogadro, S. Kannizzaro.
Zamonaviy atom-molekulyar nazariyani bir qator qoidalar shaklida taqdim etish mumkin:
1. Kimyoviy moddalar diskret (uzluksiz) tuzilishga ega. Moddaning zarralari doimiy xaotik termal harakatda.
2. Kimyoviy moddaning asosiy tuzilish birligi atomdir.
3. Kimyoviy moddadagi atomlar oʻzaro bogʻlanib, molekulyar zarrachalar yoki atom agregatlarini (molekulyar tuzilmalar) hosil qiladi.
4. Murakkab moddalar (yoki kimyoviy birikmalar) turli elementlarning atomlaridan iborat. Oddiy moddalar bir elementning atomlaridan iborat bo'lib, ularni gomonukulyar kimyoviy birikmalar deb hisoblash kerak.
Atom-molekulyar nazariyaning asosiy tamoyillarini shakllantirishda biz batafsilroq muhokama qilinishi kerak bo'lgan bir nechta tushunchalarni kiritishimiz kerak edi, chunki ular zamonaviy kimyoda fundamentaldir. Bular "atom" va "molekula", aniqrog'i, atom va molekulyar zarralar tushunchalari.
Atom zarralariga atomning o'zi, atom ionlari, atom radikallari va atom radikal ionlari kiradi.
Atom eng kichik elektr neytral zarradir kimyoviy element, bu uning kimyoviy xossalarining tashuvchisi bo'lib, musbat zaryadlangan yadro va elektron qobiqdan iborat.
Atom ioni elektrostatik zaryadga ega, lekin juftlanmagan elektronlarga ega bo'lmagan atom zarrasi, masalan, Cl - xlorid anioni, Na + natriy kationidir.
Atom radikali- juftlanmagan elektronlarni o'z ichiga olgan elektr neytral atom zarrasi. Masalan, vodorod atomi aslida atom radikali - H × .
Elektrostatik zaryadga va juftlanmagan elektronlarga ega bo'lgan atom zarralari deyiladi atomik radikal ion. Bunday zarrachaga misol qilib Mn 2+ kationini keltirish mumkin, uning tarkibida d-kichik sathida (3d 5) beshta juftlashtirilmagan elektron mavjud.
Atomning eng muhim jismoniy xususiyatlaridan biri uning massasidir. Atom massasining mutlaq qiymati ahamiyatsiz bo'lganligi sababli (vodorod atomining massasi 1,67 × 10 -27 kg), kimyo nisbiy massa shkalasidan foydalanadi, unda uglerod atomi massasining 1/12 qismi izotop- 12 birlik sifatida tanlangan. Nisbiy atom massasi - bu atom massasining 12 C izotopining uglerod atomi massasining 1/12 qismiga nisbati.
Shuni ta'kidlash kerakki, davriy jadvalda D.I. Mendeleev elementlarning o'rtacha izotopik atom massalarini taqdim etadi, ular asosan tabiatdagi tarkibiga mutanosib ravishda elementning atom massasiga hissa qo'shadigan bir nechta izotoplar bilan ifodalanadi. Shunday qilib, xlor elementi ikkita izotop - 35 Cl (75 mol.%) va 37 Cl (25 mol.%) bilan ifodalanadi. Xlor elementining o'rtacha izotopik massasi 35,453 amu. (atom massa birliklari) (35×0,75 + 37×0,25).
Atom zarralariga o'xshab, molekulyar zarralarga molekulalarning o'zlari, molekulyar ionlar, molekulyar radikallar va radikal ionlar kiradi.
molekulyar zarracha- bu moddaning kimyoviy xossalarining tashuvchisi bo'lgan o'zaro bog'langan atom zarralarining eng kichik barqaror to'plami. Molekula elektrostatik zaryaddan mahrum va juftlashtirilmagan elektronlarga ega emas.
molekulyar ion elektrostatik zaryadga ega bo'lgan molekulyar zarracha, lekin juftlanmagan elektronlarga ega emas, masalan, NO 3 - nitrat anioni, NH 4 + ammoniy kationidir.
molekulyar radikal juftlanmagan elektronlarni o'z ichiga olgan elektr neytral molekulyar zarrachadir. Ko'pgina radikallar qisqa umrga ega bo'lgan reaktsiya zarralaridir (10-3-10-5 sekundgacha), ammo hozirda juda barqaror radikallar ma'lum. Shunday qilib, metil radikali × CH 3 tipik past barqaror zarrachadir. Ammo undagi vodorod atomlari fenil radikallari bilan almashtirilsa, barqaror molekulyar radikal trifenilmetil hosil bo'ladi.
NO yoki NO 2 kabi toq sonli elektronli molekulalarni ham yuqori barqaror erkin radikallar deb hisoblash mumkin.
Elektrostatik zaryadga va juftlashtirilmagan elektronlarga ega bo'lgan molekulyar zarracha deyiladi molekulyar radikal ion. Bunday zarrachaga kislorod radikal kationi - ×O 2 + misol bo'la oladi.
Molekulaning muhim xususiyati uning nisbiy molekulyar og'irligidir. Nisbiy molekulyar massa (M r) - izotoplarning tabiiy tarkibini hisobga olgan holda hisoblangan molekulaning o'rtacha izotopik massasining 12 C izotopining uglerod atomi massasining 1/12 qismiga nisbati..
Shunday qilib, biz har qanday kimyoviy moddaning eng kichik tuzilish birligi atom, aniqrog'i atom zarrasi ekanligini aniqladik. O'z navbatida, inert gazlardan tashqari har qanday moddada atomlar bir-biri bilan kimyoviy bog'lar orqali bog'langan. Bunday holda, ikki turdagi moddalar hosil bo'lishi mumkin:
· barqaror tuzilishga ega bo'lgan kimyoviy xossalarning eng kichik tashuvchilarini ajratib olish mumkin bo'lgan molekulyar birikmalar;
· atom zarralari kovalent, ion yoki metall bog'lar bilan bog'langan atom agregatlari bo'lgan supramolekulyar tuzilishdagi birikmalar.
Shunga ko'ra, supramolekulyar tuzilishga ega bo'lgan moddalar atom, ion yoki metall kristallardir. O'z navbatida, molekulyar moddalar molekulyar yoki molekulyar-ionli kristallar hosil qiladi. Moddalarda topilgan moddalar ham molekulyar tuzilishga ega. normal sharoitlar gazsimon yoki suyuq agregat holatida.
Aslida, ma'lum bir kimyoviy modda bilan ishlaganda, biz alohida atomlar yoki molekulalar bilan emas, balki juda ko'p elementlar to'plami bilan ishlaymiz. katta raqam zarrachalar, ularning tashkiliy darajalari quyidagi diagramma bilan ifodalanishi mumkin:
Makrotanalar bo'lgan zarrachalarning katta massivlarini miqdoriy tavsiflash uchun uning tarkibiy elementlarining qat'iy belgilangan soni sifatida "modda miqdori" maxsus tushunchasi kiritilgan. Moddaning miqdor birligi mol hisoblanadi. Mol - bu moddaning miqdori(n) , 12 g uglerod izotopi 12 C tarkibidagi atomlar qancha bo'lsa, shuncha tuzilish yoki formula birliklarini o'z ichiga oladi. Hozirgi vaqtda bu raqam juda aniq o'lchangan va 6,022 × 10 23 (Avogadro raqami, N A). Atomlar, molekulalar, ionlar, kimyoviy bog'lanishlar va mikrodunyoning boshqa ob'ektlari strukturaviy birliklar bo'lishi mumkin. "Formula birligi" tushunchasi supramolekulyar tuzilishga ega bo'lgan moddalar uchun ishlatiladi va uning tarkibiy elementlari (yalpi formulasi) o'rtasidagi eng oddiy munosabat sifatida belgilanadi. IN Ushbu holatda formula birligi molekula rolini oladi. Masalan, 1 mol kaltsiy xlorid tarkibida 6,022 × 10 23 formula birligi - CaCl 2 mavjud.
Moddaning muhim belgilaridan biri uning molyar massasidir (M, kg/mol, g/mol). Molyar massa - bir mol moddaning massasi. Moddaning nisbiy molekulyar massasi va molyar massasi son jihatdan bir xil, lekin turli o'lchamlarga ega, masalan, suv uchun M r = 18 (nisbiy atom va molekulyar massalar o'lchovsiz qiymatlar), M = 18 g / mol. Moddaning miqdori va molyar massasi oddiy munosabat bilan bog'liq:
Kimyoviy atomizmning shakllanishida 17—18-asrlar boʻyida shakllangan asosiy stoxiometrik qonunlar katta rol oʻynadi.
1. Massaning saqlanish qonuni (M.V. Lomonosov, 1748).
Reaktsiya mahsulotlarining massalari yig'indisi o'zaro ta'sirlashgan moddalarning massalari yig'indisiga teng.. Matematik shaklda bu qonun quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
Bu qonunga qoʻshimcha element massasining saqlanish qonuni hisoblanadi (A.Lavuazye, 1789). Ushbu qonunga muvofiq Kimyoviy reaksiya jarayonida har bir elementning massasi doimiy bo'lib qoladi.
Qonunlar M.V. Lomonosova va A.Lavoisier atom nazariyasi doirasida oddiy tushuntirishni topdilar. Darhaqiqat, har qanday reaktsiya paytida kimyoviy elementlarning atomlari o'zgarmas va doimiy miqdorda qoladi, bu har bir elementning massasining doimiyligini ham, umuman moddalar tizimining ham doimiyligini talab qiladi.
Ko'rib chiqilayotgan qonunlar kimyo uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega, chunki ular tenglamalar yordamida kimyoviy reaktsiyalarni modellashtirish va ular asosida miqdoriy hisoblarni amalga oshirish imkonini beradi. Ammo shuni ta'kidlash kerakki, massaning saqlanish qonuni mutlaqo to'g'ri emas. Nisbiylik nazariyasidan (A. Eynshteyn, 1905) kelib chiqqan holda, energiya chiqishi bilan sodir bo'ladigan har qanday jarayon tenglamaga muvofiq tizim massasining kamayishi bilan birga keladi:
bu yerda DE - ajralib chiqadigan energiya, Dm - sistema massasining o'zgarishi, c - vakuumdagi yorug'lik tezligi (3,0×10 8 m/s). Natijada, massaning saqlanish qonuni tenglamasi quyidagi shaklda yozilishi kerak:
Shunday qilib, ekzotermik reaksiyalar massaning kamayishi bilan, endotermik reaksiyalar esa massaning ortishi bilan kechadi. Bu holda massaning saqlanish qonunini quyidagicha shakllantirish mumkin: izolyatsiyalangan tizimda massalar va kamaytirilgan energiyalar yig'indisi doimiy miqdordir. Biroq, kimyoviy reaktsiyalar uchun termal effektlar yuzlab kJ/mol bilan o'lchanadi, massa nuqsoni 10 -8 -10 -9 g ni tashkil qiladi va tajribada aniqlanmaydi.
2. Tarkibning doimiyligi qonuni (J. Prust, 1799-1804).
Shaxsiy kimyoviy molekulyar tuzilish uni tayyorlash usulidan qat'iy nazar, doimiy sifat va miqdoriy tarkibga ega. Doimiy tarkib qonuniga bo'ysunadigan birikmalar deyiladi rang ko'r. Daltonidlar hozirda ma'lum bo'lgan barcha organik birikmalar (taxminan 30 million) va noorganik moddalarning bir qismi (taxminan 100 ming). Molekulyar bo'lmagan tuzilishga ega bo'lgan moddalar ( Bertolidlar), ushbu qonunga bo'ysunmang va namunani olish usuliga qarab o'zgaruvchan tarkibga ega bo'lishi mumkin. Bularga ko'pchilik (taxminan 500 ming) noorganik moddalar kiradi. Bular asosan d-elementlarning binar birikmalari (oksidlar, sulfidlar, nitridlar, karbidlar va boshqalar). O'zgaruvchan tarkibli birikmaga misol sifatida titanium (III) oksidi kiradi, uning tarkibi TiO 1,46 dan TiO 1,56 gacha o'zgaradi. Bertolid formulalarining o'zgaruvchan tarkibi va irratsionalligi sababi kristalning ba'zi elementar hujayralari tarkibidagi o'zgarishlar (kristal tuzilishidagi nuqsonlar), bu moddaning xususiyatlarining keskin o'zgarishiga olib kelmaydi. Daltonidlar uchun bunday hodisa mumkin emas, chunki molekula tarkibining o'zgarishi yangi kimyoviy birikma hosil bo'lishiga olib keladi.
3. Ekvivalentlar qonuni (I. Rixter, J. Dalton, 1792-1804).
Reaksiyaga kiruvchi moddalarning massalari ularning ekvivalent massalariga to‘g‘ridan-to‘g‘ri proportsionaldir.
bu yerda E A va E B reaksiyaga kirishuvchi moddalarning ekvivalent massalari.
Moddaning ekvivalent massasi uning ekvivalentining molyar massasidir.
Ekvivalent - kislota-asos reaktsiyalarida bitta vodorod kationini, oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida bitta elektronni beradigan yoki oladigan yoki almashinuv reaktsiyalarida boshqa har qanday moddaning bir ekvivalenti bilan o'zaro ta'sir qiladigan haqiqiy yoki shartli zarracha.. Masalan, metall rux kislota bilan reaksiyaga kirishganda, bitta rux atomi ikkita vodorod atomini siqib chiqaradi va ikkita elektronni beradi:
Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2
Zn 0 - 2e - = Zn 2+
Shuning uchun sinkning ekvivalenti uning atomining 1/2 qismini tashkil qiladi, ya'ni. 1/2 Zn (shartli zarracha).
Moddaning molekulasi yoki formula birligining qaysi qismi unga ekvivalent ekanligini ko'rsatadigan raqam ekvivalentlik omili - f e deyiladi.. Ekvivalent massa yoki ekvivalentning molyar massasi ekvivalent omil va molyar massaning mahsuloti sifatida aniqlanadi:
Masalan, neytrallanish reaktsiyasida sulfat kislota ikkita vodorod kationini beradi:
H 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + 2H 2 O
Shunga ko'ra, sulfat kislotaning ekvivalenti 1/2 H 2 SO 4, ekvivalent koeffitsienti 1/2 va ekvivalent massasi (1/2) × 98 = 49 g / mol. Kaliy gidroksidi bitta vodorod kationini bog'laydi, shuning uchun uning ekvivalenti formula birligi, ekvivalent omil birga teng va ekvivalent massa molyar massaga teng, ya'ni. 56 g/mol.
Ko'rib chiqilgan misollardan ko'rinib turibdiki, ekvivalent massani hisoblashda ekvivalentlik koeffitsientini aniqlash kerak. Buning uchun bir qator qoidalar mavjud:
1. Kislota yoki asosning ekvivalentlik koeffitsienti 1/n ga teng, bunda n - reaksiyada ishtirok etuvchi vodorod kationlari yoki gidroksid anionlari soni.
2. Tuz ekvivalentlik koeffitsienti birlik koeffitsienti metall kationi yoki kislota qoldig‘i valentligi (v) va ularning tuzdagi soni (n) ko‘paytmasiga (formuladagi stoxiometrik ko‘rsatkich) bo‘linganiga teng:
Masalan, Al 2 (SO 4) 3 uchun - f e = 1/6
3. Oksidlovchi (qaytaruvchi) ning ekvivalentlik koeffitsienti birlik koeffitsienti unga biriktirilgan (berilgan) elektronlar soniga bo'linganga teng.
E'tibor berish kerakki, bir xil birikma turli reaktsiyalarda turli xil ekvivalentlik omiliga ega bo'lishi mumkin. Masalan, kislota-asos reaktsiyalarida:
H 3 PO 4 + KOH = KH 2 PO 4 + H 2 O f e (H 3 PO 4) = 1
H 3 PO 4 + 2KOH = K 2 HPO 4 + 2H 2 O f e (H 3 PO 4) = 1/2
H 3 PO 4 + 3KOH = K 3 PO 4 + 3H 2 O f e (H 3 PO 4) = 1/3
yoki oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarida:
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
Unsiklopediyadan olingan material
Zamonaviy fizika, kimyo va tabiatshunoslikning asosini tashkil etuvchi atom-molekulyar fanning etakchi g'oyasi materiyaning diskretligi (tuzilishning uzluksizligi) g'oyasidir.
Materiya alohida boʻlinmas zarrachalardan tashkil topganligi haqidagi birinchi gʻoyalar qadim zamonlarda paydo boʻlgan va dastlab umumiy tushunchaga muvofiq ishlab chiqilgan. falsafiy g'oyalar dunyo haqida. Masalan, ba'zilari falsafiy maktablar Qadimgi Hindiston(miloddan avvalgi 1-ming yillik) nafaqat materiyaning birlamchi boʻlinmas zarralari (anu) mavjudligini, balki ularning bir-biri bilan qoʻshilib, yangi zarrachalar hosil qilish qobiliyatini ham tan oldi. Shunga o'xshash ta'limotlar boshqa mamlakatlarda ham mavjud edi qadimgi dunyo. Ilm-fanning keyingi rivojlanishiga eng katta shon-shuhrat va ta'sirni qadimgi yunon atomizmi ko'rsatdi, uning yaratuvchilari Levkipp (miloddan avvalgi 5-asr) va Demokrit (miloddan avvalgi 460-yillar - miloddan avvalgi 370-yillar). “Hamma narsaning sabablari, - deb yozgan qadimgi yunon faylasufi va olimi Aristotel (miloddan avvalgi 384-322), Demokrit ta'limotini tushuntirib, - atomlardagi ma'lum farqlardir. Va uchta farq bor: shakl, tartib va pozitsiya. Aristotelning o'zi asarlarida miksisning muhim tushunchasi - hosil bo'lgan bir hil birikma mavjud. turli moddalar. Keyinchalik qadimgi yunon materialist faylasufi Epikur (miloddan avvalgi 342-341 - miloddan avvalgi 271-270 yillar) atomlar massasi va ularning harakat paytida o'z-o'zidan og'ish qobiliyati tushunchasini kiritdi.
Shuni ta'kidlash kerakki, ko'pgina qadimgi yunon olimlarining fikriga ko'ra, murakkab jism atomlarning oddiy aralashmasi emas, balki sifat jihatidan yangi, yangi xususiyatlar bilan ta'minlangan integral shakllanishdir. Biroq, yunonlar hali maxsus "ko'p atomli" zarralar - atomlar va murakkab jismlar o'rtasidagi oraliq molekulalar tushunchasini ishlab chiqmaganlar, ular jismlarning xususiyatlarining eng kichik tashuvchisi bo'ladi.
O'rta asrlarda qadimgi atomizmga qiziqish keskin pasaydi. Cherkov qadimgi yunonlarni aybladi falsafiy ta'limotlar dunyo nasroniylik aqidasi talab qilganidek, Xudoning irodasi bilan emas, balki atomlarning tasodifiy birikmasidan paydo bo'lgan degan fikrda.
XVI-XVII asrlarda. Umumiy madaniy va ilmiy yuksalish muhitida atomizmning tiklanishi boshlanadi. Bu davrda ilg'or olimlar turli mamlakatlar: Italiyada G. Galileo (1564–1642), Fransiyada P. Gassendi (1592–1655), Angliyada R. Boyl (1627–1691) va boshqalar – Muqaddas Yozuvlardan haqiqatni izlash emas, balki haqiqatni izlash tamoyilini e’lon qildilar. "to'g'ridan-to'g'ri" tabiat kitobini o'qing
P. Gassendi va R. Boyl antik atomizmning keyingi rivojlanishida asosiy hissalarga ega. Gassendi molekula tushunchasini kiritdi, u orqali u bir nechta atomlarni birlashtirish natijasida hosil bo'lgan sifat jihatidan yangi shakllanishni tushundi. Tabiatning korpuskulyar falsafasini yaratishning keng dasturi R. Boyl tomonidan taklif qilingan. Ingliz olimining fikriga ko'ra, korpuskulalar dunyosi, ularning harakati va "plexus" juda murakkab. Butun dunyo va uning eng kichik zarralari maqsadli tartibga solingan mexanizmlardir. Boyl korpuskulalari endi birlamchi buzilmaydigan atomlar emas qadimgi faylasuflar, lekin harakat orqali tuzilishini o'zgartirishga qodir bo'lgan murakkab bir butun.
"Boylni o'qiganimdan beri," deb yozgan M.V.Lomonosov, "menda eng kichik zarralarni o'rganishga ishtiyoq paydo bo'ldi". Buyuk rus olimi M.V.Lomonosov (1711–1765) moddiy atomlar va korpuskulalar haqidagi ta’limotni ishlab chiqdi va asosladi. U atomlarga nafaqat bo'linmaslikni, balki faol printsipni - harakat qilish va o'zaro ta'sir qilish qobiliyatini ham berdi. "Sezuvchan zarralar massasi, shakli, harakati, inertial kuchi yoki joylashuvi bilan farq qilishi kerak." Bir jinsli jismlarning korpuskulalari, Lomonosovning fikricha, «bir xil sondagi bir xil elementlardan iborat bo‘lib, bir xil tarzda bog‘langan... Korpuskulalar, agar ularning elementlari har xil bo‘lsa yoki turli yo‘llar bilan yoki turli sonlarda bog‘langan bo‘lsa, ular geterogen hisoblanadi». Faqat 18-asr boshlarida ommaviy munosabatlarni o'rganish tufayli. endigina boshlangan edi, Lomonosov miqdoriy atomni yarata olmadi molekulyar fan.
Buni ingliz olimi D. Dalton (1766–1844) amalga oshirgan. U atomni kimyoviy elementning eng kichik zarrasi deb hisoblagan, u boshqa elementlarning atomlaridan birinchi navbatda massasi bilan farq qiladi. Kimyoviy birikma, uning ta'limotiga ko'ra, har bir elementning ma'lum miqdordagi atomlarini o'z ichiga olgan, faqat ma'lum bir murakkab moddaga xos bo'lgan "murakkab" (yoki "kompozit") atomlar to'plamidir. Birinchi jadvalni ingliz olimi tuzdi atom massalari, lekin uning molekulalarning tarkibi haqidagi g'oyalari ko'pincha "eng katta soddalik" tamoyiliga asoslangan o'zboshimchalik bilan taxminlarga asoslanganligi sababli (masalan, suv uchun u OH formulasini qabul qilgan), bu jadval noto'g'ri bo'lib chiqdi.
Bundan tashqari, 19-asrning birinchi yarmida. ko'pgina kimyogarlar haqiqiy atom massalarini aniqlash imkoniyatiga ishonmadilar va eksperimental ravishda topilishi mumkin bo'lgan ekvivalentlardan foydalanishni afzal ko'rdilar. Shuning uchun ham xuddi shunday bog'lanish belgilandi turli formulalar, va bu noto'g'ri atom va molekulyar massalarning o'rnatilishiga olib keldi.
Nazariy kimyoni isloh qilish uchun kurashni birinchilardan bo‘lib fransuz olimlari K.Jerar (1816–1856) va O.Loran (1807–1853)lar atom massalari va atom massalarining to‘g‘ri tizimini yaratdilar. kimyoviy formulalar. 1856 yilda rus olimi D. I. Mendeleyev (1834–1907), so‘ngra undan mustaqil ravishda italyan kimyogari S. Kannizzaro (1826 - 1910) birikmalarning molekulyar og‘irligini bug‘larining nisbiy ikki barobar zichligidan hisoblash usulini taklif qildilar. vodorodga. 1860 yilga kelib, bu usul kimyoda o'rnatildi, bu atom-molekulyar nazariyani yaratish uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega edi. Kannizzaro Karlsruedagi Xalqaro kimyogarlar kongressidagi nutqida (1860) Avogadro, Jerar va Loran g'oyalari to'g'riligini, atom va molekulyar massalar va tarkibni to'g'ri aniqlash uchun ularni qabul qilish zarurligini ishonchli tarzda isbotladi. kimyoviy birikmalar. Loran va Kannizzaroning ishi tufayli kimyogarlar elementning mavjudligi va reaksiyaga kirishish shakli (masalan, vodorod uchun bu H 2) va uning birikmada mavjud bo'lgan shakli (HCl, H 2 O, NH 3 va boshqalar). Natijada, Kongress atom va molekulaning quyidagi ta'riflarini qabul qildi: molekula - "reaksiyaga kirishadigan va aniqlaydigan jismning miqdori. Kimyoviy xossalari"; atom - "birikmalarning zarralari (molekulalari) tarkibiga kiruvchi elementning eng kichik miqdori." Shuningdek, "ekvivalent" tushunchasini "atom" va "molekula" tushunchalari bilan mos kelmasdan, empirik deb hisoblash kerakligi qabul qilindi.
Kimyoviy elementlarning davriy qonunini ochishda D.I.Mendeleyevga S.Kannizzaro asos solgan atom massalari asos boʻlib xizmat qildi. Qurultoy qarorlari organik kimyoning rivojlanishiga foydali ta'sir ko'rsatdi, chunki birikmalar formulalarining o'rnatilishi struktur kimyoni yaratishga yo'l ochdi.
Shunday qilib, 1860-yillarning boshlariga kelib. Atom-molekulyar ta'limot quyidagi qoidalar shaklida shakllangan.
1. Moddalar molekulalardan iborat. Molekula - kimyoviy xossalarga ega bo'lgan moddaning eng kichik zarrasi. Moddaning ko'pgina fizik xususiyatlari - qaynash va erish haroratlari, mexanik kuch, qattiqlik va boshqalar - ko'p sonli molekulalarning harakati va molekulalararo kuchlarning ta'siri bilan belgilanadi.
2. Molekulalar oʻzaro maʼlum munosabatda boʻlgan atomlardan iborat (qarang Molekula; Kimyoviy bogʻlanish; Stokiometriya).
3. Atomlar va molekulalar doimiy o'z-o'zidan harakatda.
4. Oddiy moddalar molekulalari bir xil atomlardan iborat (O 2, O 3, P 4, N 2 va boshqalar); murakkab moddalar molekulalari - turli atomlardan (H 2 O, HCl).
6. Molekulalarning xossalari nafaqat ularning tarkibiga, balki atomlarning bir-biri bilan bogʻlanish yoʻliga ham bogʻliq (qarang Kimyoviy tuzilish nazariyasi; Izomeriya).
Zamonaviy fan klassik atom-molekulyar nazariyani ishlab chiqdi va uning ba'zi qoidalari qayta ko'rib chiqildi.
Atom ajralmas tuzilma emasligi aniqlandi. Biroq, o'tgan asrda ko'plab olimlar bu haqda taxmin qilishgan.
Ma'lum bo'lishicha, hamma hollarda ham moddani tashkil etuvchi zarralar molekulalar emas. Ko'pgina kimyoviy birikmalar, ayniqsa qattiq va suyuq holatda, tuzlar kabi ion tuzilishga ega. Ba'zi moddalar, masalan, asil gazlar, suyuq va qattiq holatda ham bir-biri bilan zaif ta'sir o'tkazadigan alohida atomlardan iborat. Bundan tashqari, modda bir nechta molekulalarning birikmasi (assotsiatsiyasi) natijasida hosil bo'lgan zarralardan iborat bo'lishi mumkin. Ha, kimyoviy jihatdan Toza suv nafaqat individual H 2 O molekulalari, balki polimer molekulalari (H 2 O) n tomonidan ham hosil bo'ladi, bu erda n = 2-16; Shu bilan birga, u gidratlangan H + va OH - ionlarini o'z ichiga oladi. Maxsus guruh birikmalar kolloid eritmalar hosil qiladi. Va nihoyat, minglab va millionlab daraja haroratgacha qizdirilganda, modda maxsus holatga o'tadi - plazma, bu atomlar, musbat ionlar, elektronlar va atom yadrolarining aralashmasidir.
Ma'lum bo'lishicha, bir xil sifat tarkibiga ega bo'lgan molekulalarning miqdoriy tarkibi ba'zan keng chegaralarda o'zgarishi mumkin (masalan, azot oksidi N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 4, N formulasiga ega bo'lishi mumkin). 2 O 5, NO 3), agar biz nafaqat neytral molekulalarni, balki molekulyar ionlarni ham hisobga olsak, mumkin bo'lgan kompozitsiyalarning chegaralari kengayadi. Shunday qilib, NO 4 molekulasi noma'lum, ammo NO 3− 4 ioni yaqinda kashf etilgan; CH 5 molekulasi yo'q, lekin CH + 5 kationi ma'lum va hokazo.
O'zgaruvchan tarkibli birikmalar topildi, ularda ma'lum bir elementning massa birligiga boshqa elementning boshqa massasi to'g'ri keladi, masalan: Fe 0,89-0,95 O, TiO 0,7-1,3 va boshqalar.
Molekulalarning atomlardan iboratligi aniqlandi. Zamonaviy kvant mexanik tushunchalariga koʻra (q. Kvant kimyosi) molekuladagi faqat atomlarning yadrosi ozmi-koʻpmi oʻzgarmagan holda qoladi, yaʼni yadro va ichki elektron qobiqlari, tashqi (valentlik) elektronlar harakatining tabiati esa shunday tubdan oʻzgaradi. butun molekulani qoplaydigan yangi molekulyar elektron qobiq hosil boʻlishi (qarang Kimyoviy bogʻ ). Shu ma'noda molekulalarda o'zgarmas atomlar mavjud emas.
Ushbu aniqlik va qo'shimchalarni hisobga olgan holda shuni yodda tutish kerakki, zamonaviy fan klassik atom-molekulyar ta'limotning oqilona donasi: materiyaning diskret tuzilishi, atomlarning bir-biri bilan birlashishi orqali hosil qilish qobiliyati haqidagi g'oyalarni saqlab qolgan. ma'lum bir tartibda, sifat jihatidan yangi va murakkabroq shakllanishlar va materiyani tashkil etuvchi zarralarning uzluksiz harakati haqida.
Atom-molekulyar fan
Materiya va harakat haqida tushuncha
Zamonaviy kimyo ulardan biridir tabiiy fanlar, o'rganish predmeti materiya bo'lib, alohida kimyoviy fanlar tizimi - noorganik, analitik, fizik, organik, kolloid va boshqalar.
Atrofimizdagi butun xilma-xil dunyo, ob'ektlar va hodisalarning butun majmuasi birlashtirilgan umumiy tushuncha- mavjudlikning ikki shakli ma'lum bo'lgan materiya - substansiya va maydon.
Materiya o'z massasi yoki tinch massasiga ega bo'lgan zarralardan tashkil topgan moddiy shakllanishdir. Zamonaviy ilm-fan Har xil turdagi moddiy tizimlar va materiyaning tegishli tuzilish darajalari ma'lum. Bularga elementar zarrachalar (elektronlar, protonlar, neytronlar va boshqalar) va turli o'lchamdagi makroskopik jismlar (geologik tizimlar, sayyoralar, yulduzlar, yulduzlar klasterlari, Galaktika, galaktikalar tizimlari va boshqalar) kiradi materiyaning tuzilishi haqidagi zamonaviy bilimlarni kengaytiradi. dan 10-14 sm oldin 10 28 sm(taxminan 13 mlrd yorug'lik yillari).
Materiyadan farqli o'laroq, maydon zarralar o'zaro ta'sir qiladigan moddiy muhitdir. Masalan, elektron maydonda zaryadlangan zarralar, yadro maydonida esa proton va neytronlar o'rtasida o'zaro ta'sir sodir bo'ladi.
Materiya mavjudligining universal shakllari materiyadan tashqarida mavjud bo'lmagan fazo va vaqtdir, xuddi fazo-zamon xususiyatiga ega bo'lmagan moddiy ob'ektlar bo'lishi mumkin emas.
Materiyaning asosiy va ajralmas xususiyati harakatdir - uning mavjudligi. Materiyaning harakat shakllari juda xilma-xil bo'lib, ular o'zaro bog'liq va biridan ikkinchisiga o'tishi mumkin. Masalan, materiya harakatining mexanik shakli elektr shakliga, elektr shakli termal shaklga va boshqalarga aylanishi mumkin. Materiya harakatining o'lchovi, uning miqdoriy xarakteristikasi energiyadir.
Kimyoning ta'rifi
Har xil shakllar moddalarning harakatlarini turli fanlar - fizika, kimyo, biologiya va boshqalar o'rganadi.Kimyo moddalar harakatining kimyoviy shaklini o'rganadi, bu moddalarning sifat o'zgarishi, ayrim moddalarning boshqasiga aylanishi tushuniladi. Bunday holda, moddani tashkil etuvchi atomlar orasidagi kimyoviy bog'lanishlar buziladi, qayta paydo bo'ladi yoki qayta taqsimlanadi. Kimyoviy jarayonlar natijasida yangi fizik va kimyoviy xossalarga ega bo'lgan yangi moddalar paydo bo'ladi.
Shunday qilib, kimyo moddalarning tarkibi, tuzilishi va xossalarining o'zgarishi bilan birga bo'lgan o'zgarish jarayonlarini, shuningdek, ushbu jarayonlar va materiya harakatining boshqa shakllari o'rtasidagi o'zaro o'tishlarni o'rganadigan fandir.
Kimyo fanining o'rganish ob'ekti kimyoviy elementlar va ularning birikmalaridir. Kimyo moddalarning xossalari va ularning o'zgarishini o'rganish orqali tabiat qonunlarini ochib beradi, materiya va uning harakatini biladi. Kimyoni eng muhim fundamental tabiiy fanlardan biri sifatida o‘rganish ilmiy dunyoqarashni shakllantirish uchun zarurdir.
Atom-molekulyar fan
Atom-molekulyar fanni birinchi marta kimyoda buyuk rus olimi M.V. Lomonosov. Uning ta'limotining asosiy qoidalari "Matematik kimyo elementlari" asarida bayon etilgan. M.V ta'limotining mohiyati. Lomonosov quyidagilarga to'g'ri keladi.
1. Barcha moddalar “korpuskulalar”dan iborat (M.V.Lomonosov molekulalar deb atagan). 2. Molekulalar elementlardan (atomlardan) tashkil topgan. 3. Zarrachalar - molekulalar va atomlar uzluksiz harakatda. 4. Oddiy moddalar molekulalari bir xil atomlardan, murakkab moddalar molekulalari turli atomlardan iborat.
Bu ta'limot keyinchalik D. Dalton va J. Berzelius asarlarida rivojlantirildi. Kimyoda atom-molekulyar nazariya nihoyat 19-asr oʻrtalarida asos solingan. 1860 yilda Karlsrueda bo'lib o'tgan Xalqaro kimyogarlar kongressida kimyoviy element, atom va molekula tushunchalarining ta'riflari qabul qilindi.
Atom kimyoviy elementning eng kichik zarrasi bo'lib, uning kimyoviy xossalariga ega va qachon bo'linmaydi kimyoviy reaksiyalar.
Molekula - kimyoviy xossalarga ega bo'lgan moddaning eng kichik zarrasi. Molekulaning kimyoviy xossalari uning tarkibi va kimyoviy tuzilishi bilan belgilanadi.
Barcha moddalar oddiy va murakkab bo'linadi.
Oddiy modda bir xil element atomlaridan tashkil topgan.
Murakkab modda turli elementlarning atomlaridan tashkil topgan. Masalan, mis oksidi (II) mis va kislorod elementlarning atomlari tomonidan hosil qilingan.
Bundan atigi 100 yil oldin atom ajralmas mavjudot sifatida qaralgan. Biroq, zamonaviy tushunchalarga muvofiq, atom murakkab tuzilishga ega va uchta subatomik zarralardan iborat: protonlar, neytronlar va elektronlar. Protonlar musbat zaryadga ega; neytronlarda zaryad yo'q, lekin elektronlar bor manfiy zaryad. Proton va elektronning zaryadlari kattaligi jihatidan bir xil. Protonlar va neytronlar birgalikda atomning yadro deb ataladigan juda kichik hajmini egallaydi. Ko'pchilik Atom hajmining qolgan qismi elektronlar harakatlanadigan bo'shliqdir. Atomlarning aniq elektr zaryadi yo'qligi sababli, har bir atom o'z ichiga oladi teng son elektronlar va protonlar. Yadroning zaryadi protonlar soni bilan belgilanadi.
Kimyoviy element - bir xil yadroviy zaryad bilan tavsiflangan va shunga mos ravishda ma'lum xususiyatlar to'plami bilan tavsiflangan atomlarning bir turi. Neytronlar soni va shuning uchun massasi jihatidan farq qiladigan bir xil element atomlari izotoplar deyiladi. Belgi 12 6 C yoki oddiygina 12 C oltita proton va olti neytronli uglerod atomini anglatadi. Atom yadrosidagi protonlar soni atom raqami deyiladi. Yuqori yozuv (12) massa soni deb ataladi va atom yadrosidagi proton va neytronlarning umumiy sonini ko'rsatadi.
"Kimyoviy element" tushunchasini "oddiy modda" tushunchasi bilan aniqlab bo'lmaydi. Oddiy modda ma'lum zichlik, eruvchanlik, erish va qaynash nuqtalari va boshqalar bilan tavsiflanadi. Bu xususiyatlar atomlar to'plamiga tegishli va ular turli xil oddiy moddalar uchun farq qiladi.
Kimyoviy element ma'lum yadro zaryadi, izotopik tarkibi va boshqalar bilan tavsiflanadi. Elementning xossalari uning alohida atomlari bilan bog'liq.
Murakkab moddalar oddiy moddalardan emas, balki elementlardan tashkil topgan. Masalan, suv oddiy moddalar vodorod va kisloroddan iborat emas, balki vodorod va kislorod elementlaridan iborat.
Ko'pgina kimyoviy elementlar tuzilishi va xossalari bilan farq qiladigan bir nechta oddiy moddalarni hosil qiladi. Bu hodisa allotropiya deb ataladi va hosil bo'lgan moddalar allotropik modifikatsiyalar yoki modifikatsiyalar deb ataladi. Shunday qilib, kislorod elementi ikkita allotropik modifikatsiyani hosil qiladi: kislorod O 2 va ozon O 3; uglerod elementi - uchta: olmos, grafit va karbin.
Materiya harakatining kimyoviy shakli har bir moddaga xos bo'lgan fizik xususiyatlar va fizik miqdorlarni o'lchash yo'li bilan o'rganiladi va ma'lum bo'ladi. Jismoniy o'lcham masalan, moddaning massasi, uning zichligi, erish nuqtasi. Kimyoda moddaning nisbiy atom va molekulyar massasi tushunchalari keng qo'llaniladi.
Nisbiy atom massasi. Atomlarning massalari juda kichik. Shunday qilib, vodorod atomining massasi 1,674×10 -27 kg, kislorod - 2,667×10 -26 kg. Kimyoda ular an'anaviy ravishda mutlaq massa qiymatlaridan ko'ra nisbiy qiymatlardan foydalanadilar. Nisbiy massa birligi atom massa birligidir (qisqartirilgan a.e.m.), ifodalaydi 1/12 uglerod atomining massasi - 12 , ya'ni. uglerod izotopi 6 C - 1,66×10 -27 kg. Aksariyat elementlar turli xil massali atomlarga ega bo'lganligi sababli, kimyoviy elementning nisbiy atom massasi elementning tabiiy izotopik tarkibidagi atomning o'rtacha massasining nisbatiga teng bo'lgan o'lchovsiz miqdordir. 1/12 uglerod atomining massasi.
Elementning nisbiy atom massasi bilan belgilanadi A r. Masalan,
Qayerda 1,993·10 -26 kg- uglerod atomining massasi.
Nisbiy molekulyar og'irlik. Nisbiy molekulyar massalar atom massalari kabi atom massa birliklarida ifodalanadi. Moddaning nisbiy molekulyar massasi - bu moddaning tabiiy izotopik tarkibi molekulasining o'rtacha massasining nisbatiga teng bo'lgan o'lchamsiz kattalik. 1/12 uglerod atomining massasi 12 6 C.
Nisbiy molekulyar og'irlik bilan belgilanadi Janob. U son jihatdan moddaning molekulasini tashkil etuvchi barcha atomlarning nisbiy atom massalari yig'indisiga teng bo'lib, moddaning formulasi yordamida hisoblanadi. Masalan, M r (H 2 O) dan iborat bo'ladi 2 A r (N)» 2; A r (O) = 1 × 16 = 16; M r (H 2 O) = 2 + 16 = 18.
Mol. Xalqaro birliklar tizimida (SI) Mol moddaning miqdor birligi sifatida qabul qilinadi. Mol - bu juda ko'p tarkibiy yoki formulani o'z ichiga olgan moddaning miqdori (FE) birliklar (molekulalar, atomlar, ionlar, elektronlar yoki boshqalar), nechta atom bor 0,012 kg uglerod izotopi 12 6 C.
 |
Bitta uglerod atomining massasini bilish 12 C (1,993×10 -26 kg), atomlar sonini hisoblang N A V 0,012 kg uglerod.
Tarkibdagi zarrachalar soni 1 mol har qanday modda bir xil. Bu teng 6,02×10 23 va Avogadro doimiysi deyiladi (belgilangan N A, o'lcham 1/mol yoki mol -1). Shubhasiz, ichida 2 mol uglerod bo'ladi 2 × 6,02 × 10 23 atomlar, in 3 mol - 3 × 6,02 × 10 23 atomlar.
Molyar massa. Odatda tayinlanadi M. Molyar massa - bu moddaning massasining moddaning miqdoriga nisbatiga teng qiymat. Uning o'lchami bor kg/mol yoki g/mol. Masalan, M = m/n yoki M = m/n, Qayerda m- grammdagi massa; n(yalang'och) yoki n- moldagi moddaning miqdori, M- molyar massa ichida g/mol- har bir berilgan modda uchun doimiy qiymat. Demak, agar suv molekulasining massasi teng bo'lsa 2,99×10 -26 kg, keyin molyar massa M(H2O) = 2,99×10 -26 kg × 6,02×10 23 mol -1 = 0,018 kg/mol yoki 18 g/mol. Umuman olganda, moddaning molyar massasi, ifodalangan g/mol, son jihatdan ushbu moddaning nisbiy atom yoki nisbiy molekulyar massasiga teng.
Masalan, nisbiy atom va molekulyar massalar C, O2, H2S mos ravishda teng 12, 32, 34, va ularning molyar massalari mos ravishda 12, 32, 34 g / mol.
Atom tushunchasi va tuzilishi
Kimyo va boshqa tabiiy fanlarning asosiy tushunchalaridan biri atomdir. Bu atama uzoq tarixga ega; u taxminan 2500 yil oldin mavjud. Atom tushunchasi birinchi marta paydo bo'lgan Qadimgi Gretsiya, 5-asr atrofida. Miloddan avvalgi e. Atomistik ta'limotning asoschilari qadimgi yunon faylasuflari Levkipp va uning shogirdi Demokritdir. Aynan ular materiyaning diskret tuzilishi g'oyasini ilgari surdilar va "ATOM" atamasini kiritdilar. Demokrit atomni materiyaning eng kichik, keyinchalik bo'linmas zarrasi deb ta'riflagan.
Demokrit ta'limoti keng tarqalmadi va uzoq tarixiy davr kimyoda (o'rta asrlarda - alkimyoda) Aristotel (miloddan avvalgi 384 - 322) nazariyasi hukmronlik qildi. Aristotel ta'limotiga ko'ra, tabiatning asosiy tamoyillari mavhum "tamoyillar": sovuq, issiqlik, quruqlik va namlik, ularning kombinatsiyasi to'rtta asosiy "element" ni tashkil qiladi: er, havo, olov va suv.
Faqat 19-asr boshlarida ingliz olimi Jon Dalton atomlarga moddaning eng kichik zarralari sifatida qaytdi va bu atamani fanga kiritdi. Bunga R. Boyl ("Skeptik kimyogar" kitobida u alkimyogarlarning g'oyalariga qattiq zarba bergan), J. Pristli va C.V. Scheele (kislorodning kashfiyoti), G.Kavendish kabi ajoyib olimlarning ishlari olib borilgan. (vodorodning kashf etilishi), A. L. Lavuazye (oddiy moddalarning birinchi jadvalini tuzishga urinish), M. V. Lomonosov (atom-molekulyar fanning asosiy tamoyillari, massaning saqlanish qonuni), J. L. Prust (tarkibning doimiyligi qonuni) ) va boshqalar.
Atom(yunoncha ατομος - bo'linmas) - mustaqil mavjud bo'lishga qodir va uning xususiyatlarining tashuvchisi bo'lgan kimyoviy elementning eng kichik zarrasi. Atom musbat zaryadlangan yadro va tegishli elektronlar sonidan tashkil topgan elektr neytral mikrotizimdir.
Atomning turi uning yadrosining tarkibi bilan belgilanadi. Har bir turdagi atomlar bir-biriga o'xshash, ammo ular boshqa turdagi atomlardan farq qiladi. Shunday qilib, uglerod, azot va kislorod atomlari turli o'lchamlarga ega va fizik va kimyoviy xossalari bilan farqlanadi. Yadro elektronlar, protonlar va neytronlardan iborat bo'lib, ular birgalikda nuklonlar deb ataladi.
Elektron[qadimgi yunon ηλεκτρον - amber (ishqalanish bilan yaxshi elektrlashtirilgan)] - tinch massasi 9,109·10 -31 kg = 5,486·10 -4 amu ga teng barqaror elementar zarracha. , va 1,6·10 -19 S ga teng elementar manfiy zaryadga ega.
Kimyo va fizikada ko'pgina masalalarni yechishda elektronning zaryadi - 1 ga teng qabul qilinadi va boshqa barcha zarrachalarning zaryadlari shu birliklarda ifodalanadi. Elektronlar barcha atomlarning bir qismidir.
Proton(yunoncha πρωτοσ - birinchi) - barcha kimyoviy elementlarning atom yadrolarining ajralmas qismi bo'lgan, tinch massaga ega bo'lgan elementar zarracha. Janob= 1,672·10 -27 kg = 1,007 a.m.u. va elektronning zaryadiga teng bo'lgan elementar musbat elektr zaryadi, ya'ni. 1,6·10 -19 Cl.
Yadrodagi protonlar soni kimyoviy elementning atom raqamini aniqlaydi.
Neytron(lat. neytral- na biri, na boshqasi) - tinch massasi protonning qolgan massasidan biroz kattaroq bo'lgan elektr neytral elementar zarracha. m n= 1,65·10 -27 kg = 1,009 a.m.
Proton bilan bir qatorda, neytron barcha atom yadrolarining bir qismidir (bir proton bo'lgan vodorod izotopining yadrosi 1 H bundan mustasno).
Shaxsning o'ziga xos xususiyatlari elementar zarralar
| Elementar zarracha | Belgilanish | Og'irligi | Elektr zaryadi | ||
| birliklarda SI (kg) | amuda | Kl ichida | elektron zaryadlarda | ||
| 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 |
| Neytron | n | 1,675·10 -27 | 1,009 | 0 | 0 |
Proton va neytronlarning umumiy (guruh) nomi nuklonlar.
Kimyoviy elementning mavjudligi tushunchasi va shakllari
Kimyoviy element- yadro zaryadi bir xil bo'lgan atomlar turi.
Kimyoviy element moddiy zarracha emas, balki tushunchadir. Bu atom emas, balki ma'lum bir xususiyat - bir xil yadro zaryadi bilan tavsiflangan atomlar to'plamidir.
Element atomlari yadrosida neytronlarning soni har xil bo'lishi mumkin, shuning uchun ham har xil massalar.
Massa raqami - umumiy soni yadrodagi nuklonlar (protonlar va neytronlar).
Atom yadrosi protonlardan iborat bo'lib, ularning soni elementning atom raqamiga teng. (Z), va neytronlar (N). A = Z + N, Qayerda A- massa soni.
Nuklidlar(lat. yadro- yadro) - umumiy ism atom yadrolari ma'lum miqdordagi proton va neytronlar (musbat zaryad miqdori va massa soni) bilan tavsiflanadi.
Kimyoviy elementni ko'rsatish uchun faqat bitta miqdorni nomlash kifoya - yadro zaryadini, ya'ni. davriy jadvaldagi elementning seriya raqami. Nuklidni aniqlash uchun bu etarli emas - uning massa raqami ham ko'rsatilishi kerak.
Ba'zan, to'liq aniq emas, "nuklid" tushunchasi yadroning o'ziga emas, balki butun atomga tegishli.
Izotoplar(yunoncha ισος - bir xil + τοπος - joy) - bir xil miqdordagi protonga ega bo'lgan, ammo massa sonida farq qiluvchi nuklidlar.
Izotoplar - bu davriy tizimda bir xil o'rinni egallagan nuklidlar, ya'ni bir xil kimyoviy element atomlari.
Masalan: 11 22 Na, 11 23 Na, 11 24 Na.
Izobarlar(yunoncha ιςο - teng + βαροσ - og'irlik) - bir xil massa raqamlariga ega bo'lgan nuklidlar, ammo protonlar soni boshqacha (ya'ni, turli xil kimyoviy elementlar bilan bog'liq).
Masalan: 90 Sr, 90Y, 90 Zr.
Izotonlar- neytronlar soni bir xil bo'lgan nuklidlar.
Atomlar kimyoviy o'zaro ta'sirlashganda molekulalar hosil bo'ladi.
Molekula(lot.dan kichraytirilgan. mollar- massa) - moddaning xossalarini belgilovchi eng kichik zarrasi. Bir yoki turli xil kimyoviy elementlarning atomlaridan iborat va shunday mavjud bitta tizim atom yadrolari va elektronlar. Monatomik molekulalarda (masalan, asil gazlar) atom va molekula tushunchalari bir xil.
Molekulalar monotomik (masalan, geliy molekulalari). Yo'q), ikki atomli (azot N 2, uglerod oksidi CO), ko'p atomli (suv H 2 O, benzol C 6 H 6) va polimerik (yuz minglab yoki undan ortiq atomlarni o'z ichiga oladi - ixcham holatda metallarning molekulalari, oqsillar, kvarts).
Atomlar molekulada kimyoviy bog'lanish orqali tutiladi.
Kimyoda atomlar va molekulalardan tashqari, boshqa strukturaviy birliklar: ionlar va radikallarni ham hisobga olishimiz kerak.
Ionlar(yunoncha ιον - ketadi) - elektronlarning qo'shilishi yoki yo'qolishi natijasida atomlardan (yoki atom guruhlaridan) hosil bo'lgan elektr zaryadlangan zarralar.
Musbat zaryadlangan ionlar deyiladi kationlar(yunoncha κατα pastga + ion), manfiy zaryadlangan - anionlar(yunoncha ανα - yuqoriga + ion).
Masalan: K+- kaliy kationi, Fe 2+- temir kationi, NH4+- ammoniy kationi, Cl - - xlor anioni (xlorid anioni), S 2-- oltingugurt anioni (sulfid anioni), SO 4 2-- sulfat anioni.
Radikallar(lat. radikallar- radikal) - juftlashtirilmagan elektronlari bo'lgan zarralar (atomlar yoki atomlar guruhlari).
Ular yuqori reaktivdir.
Masalan: N- vodorod radikali; C1- xlor radikali, CH 3- metil radikali.
Shu bilan birga, paramagnit molekulalar, masalan, O 2, YO'Q, YO'Q 2 juftlanmagan elektronlarga ega bo'lish radikal emas.
Oddiy modda- bitta kimyoviy element atomlaridan tashkil topgan modda.
Oddiy modda kimyoviy elementning mavjudligi shaklidir. Ko'pgina elementlar bir nechta oddiy moddalar shaklida mavjud bo'lishi mumkin, masalan, uglerod (grafit, olmos, karbin, fulleren), fosfor (oq, qizil, qora), kislorod (ozon, kislorod).
400 ga yaqin oddiy moddalar ma'lum.
Allotropiya(yunoncha αλλοσ - boshqa + τροπε - aylanish) - kimyoviy elementning molekuladagi atomlar soni bo'yicha farq qiluvchi ikki yoki undan ortiq oddiy moddalar shaklida mavjud bo'lish qobiliyati (masalan, O 2 Va O 3) yoki turli kristall tuzilmalar (grafit va olmos).
Polimorfizm(yunoncha πολιμορφοσ - xilma-xil) - qobiliyat qattiq moddalar turli kristall tuzilmalari va har xil xususiyatlarga ega bo'lgan ikki yoki undan ortiq shaklda mavjud. Bunday shakllar polimorf modifikatsiyalar deb ataladi.
Masalan: FeS 2 kristall tuzilishlari (polimorflari) har xil boʻlgan ikkita modda hosil qilishi mumkin: biri pirit, ikkinchisi esa markazit deb ataladi. Bu moddalar allotropik modifikatsiyalarmi? Ular emas.
Allotropiya faqat oddiy moddalarga taalluqlidir va ularning molekulalari tarkibidagi farqni ham, kristall panjaralar tuzilishidagi farqni ham hisobga oladi. Agar oddiy moddalarning kristall panjaralari tuzilishidagi farqlar haqida gapiradigan bo'lsak, unda polimorfizm va allotropiya tushunchalari bir-biriga mos keladi, masalan, grafit va olmos haqida biz bularni allotropik shakllar deb aytishimiz mumkin yoki ularni polimorf shakllar deb aytishimiz mumkin. .
1.Kimyo tabiatshunoslik fanining predmeti sifatida Kimyo fanlari atomlarning o'zaro ta'siri yangi o'ziga xos moddalar hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladigan materiya harakatining shakli. Kimyo-struktura, tuzilish va fan moddalarning xossalari, ularning o'zgarishlari yoki bu o'zgarishlar bilan birga keladigan hodisalar. Zamonaviy kimyo o'z ichiga oladi: umumiy, organik, kolloid, analitik, fizik, geologik, biokimyo, qurilish materiallari kimyosi. Kimyo fanidan- kimyoviy elementlar va ularning birikmalari, shuningdek, turli kimyoviy reaksiyalarni boshqaradigan qonuniyatlar. fizika-matematika va biologiya-ijtimoiy fanlarni bog‘laydi.
2.Sinf noorganik birikmalar. Kislotalar, asoslar, tuzlarning asosiy kimyoviy xossalari. Noorganik birikmalarning xossalariga ko'ra izlarga bo'linadi. Sinflar: oksidlar, asoslar, kislotalar, tuzlar. Oksidlar- elementlarning kislorod bilan birikmasi, bunda ikkinchisi ko'proq elektronegativ element hisoblanadi, ya'ni u -2 oksidlanish darajasini ko'rsatadi. va faqat O2 elementi ulanadi umumiy formula CxOy. Lar bor:kislotali asosli oksidlar va asoslar bilan tuz hosil qilish qobiliyatiga ega (SO3+Na2O=Na2SO4; So3+2NaOH=Na2SO4=H2O), asosiy - kislotali oksidlar va kislotalar bilan tuzlar hosil qilishga qodir (CaO+CO2=CaCO3; CaO+2HCl=CaCl2+H2O ), amfoter(sizga va asoslarga) va bu bilan va u bilan (ZnO, BeO, Cr2O3, SnO, PbO, MnO2). va tuz hosil qilmaydi(CO,NO,N2O) Asoslar - elektrolitik dissotsilanish jarayonida anion bo'lishi mumkin bo'lgan moddalar faqat gidroksil guruhi OH. Asosning kislotaligi gidroksidning dissotsiatsiyasida hosil bo'lgan OH ionlarining soni. Hidroksidlar, OH guruhini o'z ichiga olgan moddalar, oksidlarni suv bilan birlashtirish orqali olinadi 3 xil: Asosiy(asos)kislotali(kislorod o'z ichiga olgan kislotalar) vaamfoter(amfolitlar - asosiy va kislotali xususiyatlarni namoyon qiladi Cr(OH)3,Zn(OH)2,Be(OH)2,Al(OH)3) Kislotalar-elektrolitik dissotsilanish paytidagi moddalar mushuk. Kation m.b. faqat + zaryadlangan ion H. Bular mavjud: kislorodsiz, kislorodli H soni kislotaning asosidir. suv molekulalarining meta va orto shakllari. Tuzlar-elektrolitik dissotsilanish jarayonida kationi ammoniy ioni (NH4) yoki metall ioni, anion esa har qanday kislotali qoldiq bo'lishi mumkin bo'lgan moddalar; Bular mavjud: o'rta(to'liq almashtirish. kislota qoldig'i va metall ionidan iborat), nordon e (to'liq bo'lmagan almashtirish. o'rinbosar bo'lmagan H ning mavjudligi), asosiy (to'liq bo'lmagan almashtirish. almashtirilmagan OH mavjudligi) Tarkibi bo'yicha noorganik moddalar ga bo'linadi ikkilik- faqat ikkita elementdan iborat; va ko'p elementli- bir nechta elementlardan iborat.
3. Atom-molekulyar ta'limning asosiy qoidalari
1. Barcha moddalar molekulalardan (korpuskulalardan) iborat bo'lib, fizik hodisalar paytida molekulalar saqlanib qoladi, ammo kimyoviy hodisalar paytida ular yo'q qilinadi.
2. Molekulalar kimyoviy reaksiyalar jarayonida atomlardan (elementlar) iborat, atomlar saqlanib qoladi;
3. Har bir turdagi (element) atomlar bir-biriga o'xshash, ammo boshqa turdagi atomlardan farq qiladi.
4. Atomlar oʻzaro taʼsirlashganda molekulalar hosil boʻladi: gomonuklear (bir element atomlari oʻzaro taʼsirlashganda) yoki geteroyadroli (turli elementlarning atomlari oʻzaro taʼsirlashganda).
5. Kimyoviy reaksiyalar bir xil atomlardan yangi moddalar hosil bo'lishini o'z ichiga oladi + 6. molekulalar. atomlar esa uzluksiz harakatda, issiqlik esa bu zarrachalarning ichki harakatidan iborat
. Atom- kimyoviy xossalarini saqlaydigan elementning eng kichik zarrasi. Atomlar yadro zaryadlari, massasi va kattaligi bilan farqlanadi
Kimyoviy element- bir xil joylashuvga ega bo'lgan atomlar turi. Asosiy zaryad. Jismoniy xususiyatlar, oddiy moddaning xarakteristikasi, kimyoviy elementga tegishli bo'lishi mumkin emas. Oddiy moddalar- bular bir xil kimyoviy element atomlaridan tashkil topgan moddalardir. 4.Kimyoning asosiy qonunlari (saqlanish qonuni, tarkibning doimiyligi, karra nisbati, Avagadro qonuni) Tabiatni muhofaza qilish qonuni: Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning massasi reaksiya natijasida hosil bo‘lgan moddalar massasiga teng. Tarkibning doimiyligi qonuni : (har qanday kimyoviy birikma, uni olish usulidan qat'i nazar, bir xil miqdoriy tarkibga ega) Berilgan birikma tarkibiga kiruvchi elementlarning massalari orasidagi nisbatlar doimiy va bu birikmani olish usuliga bog'liq emas.
Ko'paytmalar qonuni : Agar ikkita element bir-biri bilan bir nechta kimyoviy birikmalar hosil qilsa, u holda bu birikmalardagi elementlardan birining massasi ikkinchisining bir xil massasiga to'g'ri keladi.
Avogadro qonuni. Bir xil haroratda va bir xil bosimda olingan har qanday gazning teng hajmlari bir xil miqdordagi molekulalarni o'z ichiga oladi.
5. Ekvivalentlar qonuni . Moddaning ekvivalenti- bu 1 mol vodorod atomi bilan o'zaro ta'sir qiladigan yoki kimyoviy moddada bir xil miqdordagi H atomlarini siqib chiqaradigan moddaning miqdori. Reaksiyalar. Ve (L/Mol) - moddaning ekvivalent hajmi, ya'ni gazsimon holatdagi moddaning bir ekvivalent hajmi QONUN: Barcha moddalar kimyoviy reaksiyalarda reaksiyaga kirishadi va ekvivalent miqdorda hosil bo'ladi. Ekvivalent massalar, hajmlar, reaksiyaga kirishuvchi yoki hosil qiluvchi moddalar nisbati ularning massalari (hajmlari) yoki E (oddiy) = A (atom massasi) / B (elementning valentligi) E (kislotalar) = M ( molyar massa) / asosiy (kislota asosi) E(gidroksid)=M/kislota)Gdroksidning kislotaligi) E(tuz oksidlari) = M/a (namunadagi element atomlari soni. Oksid (tuzlar) * in (ushbu element yoki metallning valentligi)
6. Atomlarning tuzilishi. Yadro. Yadro reaksiyalari. Radiatsiya turlari. Ruterford modeli: 1.deyarli barcha massa yadroda jamlangan 2.+ kompensatsiyalangan – 3.zaryad guruh raqamiga teng. Eng oddiy H vodorod hisoblanadi Kimyoning zamonaviy tushunchasi. Element - bir xil pozitsiyaga ega bo'lgan atom turi. Yadro zaryadiga ko'ra, atom musbat zaryadlangan yadro va elektron qobiqdan iborat. Elektron qobiq elektronlar tomonidan hosil bo'ladi. Elektronlar soni protonlar soniga teng, shuning uchun butun atomning zaryadi 0 ga teng. Protonlar soni, yadro zaryadi va elektronlar soni kimyoviy elementning atom raqamiga tengdir. . Atomning deyarli barcha massasi yadroda to'plangan. Elektronlar atom yadrosi atrofida tasodifiy emas, balki ulardagi energiyaga qarab harakatlanib, elektron qatlam deb ataladigan narsani hosil qiladi. Har bir elektron qatlam ma'lum miqdordagi elektronni o'z ichiga olishi mumkin: birinchisida - 2 dan ko'p bo'lmagan, ikkinchisida - 8 tadan, uchinchisida - 18 dan ko'p bo'lmagan elektron qatlamlar soni davr raqami bilan belgilanadi. Oxirgi (tashqi) qatlamdagi elektronlar soni guruh raqami bilan belgilanadi, bu davrda metall xususiyatlarning asta-sekin zaiflashishi va metall bo'lmaganlar xususiyatlarining oshishi kuzatiladi Yadro reaktsiyasi - yadrolar yoki zarrachalarning to'qnashuvi paytida yangi yadrolar yoki zarrachalarning hosil bo'lish jarayoni. Radioaktivlik Bir kimyoviy elementning beqaror izotopini elementar zarralar yoki yadrolarning emissiyasi bilan birga boshqa elementning izotopiga o'z-o'zidan aylantirish deyiladi: alfa, beta (salbiy va ijobiy) va gamma. Alfa zarrasi geliy atomining yadrosi 4/2He. Alfa zarrachalari chiqarilganda yadro ikkita proton va ikkita neytronni yo'qotadi, shuning uchun zaryad 2 ga, massa soni esa 4 ga kamayadi. Manfiy beta zarracha elektron hisoblanadi. Elektron chiqarilganda yadro zaryadi bittaga ortadi, ammo massa soni o'zgarmaydi. Agar beqaror izotop shu qadar hayajonlansaki, zarrachaning emissiyasi qo'zg'alishni to'liq bartaraf etmasa, u gamma nurlanish deb ataladigan sof energiyaning bir qismini chiqaradi. Yadro zaryadi bir xil, ammo massa raqamlari har xil bo'lgan atomlar izotoplar deyiladi (masalan, 35/17 Cl va 37/17 Cl) Bir xil massa raqamlariga ega bo'lgan atomlar, lekin boshqa raqam yadrodagi protonlar izobarlar deb ataladi (masalan, 40/19K va 40/20Ca) Yarim yemirilish davri (T ½) - radioaktiv izotopning dastlabki miqdorining yarmi parchalanadigan vaqt.
