تعريف الذرة الحديث ما هي الذرة؟ ما هي الأجزاء التي تتكون منها وكيف يتم قياس كتلتها؟

في عام 1913 الدنماركية الفيزيائي نيلز بوراقترح نظريته في التركيب الذري. لقد اتخذ كأساس النموذج الكوكبي للذرة الذي طوره الفيزيائي رذرفورد. فيه، تم تشبيه الذرة بأشياء من الكون الكبير - وهو نظام كوكبي، حيث تتحرك الكواكب في مدارات حولها النجوم الكبار. وبالمثل، في النموذج الكوكبي للذرة، تتحرك الإلكترونات في مدارات حول نواة ثقيلة تقع في المركز.

أدخل بور فكرة التكميم في النظرية الذرية. ووفقا لها، لا يمكن للإلكترونات أن تتحرك إلا في مدارات ثابتة تتوافق مع مستويات طاقة معينة. لقد كان نموذج بور هو الأساس لإنشاء النموذج الميكانيكي الكمي الحديث للذرة. في هذا النموذج، تكون النواة الذرية، التي تتكون من بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات غير مشحونة، محاطة أيضًا بإلكترونات سالبة الشحنة. ومع ذلك، وفقًا لميكانيكا الكم، من المستحيل تحديد أي مسار أو مدار دقيق لحركة الإلكترون - لا توجد سوى منطقة توجد فيها إلكترونات ذات مستوى طاقة مماثل.

ماذا يوجد داخل الذرة؟

مصنوعة الذرات تتكون من الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات. تم اكتشاف النيوترونات بعد أن طور الفيزيائيون نموذجًا كوكبيًا للذرة. فقط في عام 1932، أثناء إجراء سلسلة من التجارب، اكتشف جيمس تشادويك جسيمات ليس لها شحنة. تم تأكيد غياب الشحنة من خلال حقيقة أن هذه الجسيمات لم تتفاعل بأي شكل من الأشكال مع المجال الكهرومغناطيسي.

تتكون نواة الذرة نفسها من جسيمات ثقيلة - البروتونات والنيوترونات: كل من هذه الجسيمات أثقل بحوالي ألفي مرة من الإلكترون. البروتونات والنيوترونات متشابهة أيضًا في الحجم، لكن البروتونات لها شحنة موجبة والنيوترونات ليس لها شحنة على الإطلاق.

وتتكون البروتونات والنيوترونات بدورها من جسيمات أولية تسمى الكواركات. في الفيزياء الحديثة، الكواركات هي أصغر جسيم أساسي للمادة.

أبعاد الذرة نفسها أكبر بعدة مرات من أبعاد النواة. إذا قمت بتكبير الذرة إلى حجم ملعب كرة قدم، فإن حجم نواتها يمكن مقارنته بحجم كرة التنس في وسط هذا الملعب.

يوجد في الطبيعة العديد من الذرات التي تختلف في الحجم والكتلة وغيرها من الخصائص. تسمى مجموعة الذرات من نفس النوع بالعنصر الكيميائي. اليوم، من المعروف أكثر من مائة عنصر كيميائي. وتختلف ذراتها في الحجم والكتلة والبنية.

الإلكترونات داخل الذرة

تتحرك الإلكترونات سالبة الشحنة حول نواة الذرة لتشكل نوعًا من السحابة. تجذب النواة الضخمة الإلكترونات، لكن طاقة الإلكترونات نفسها تسمح لها "بالهروب" بعيدًا عن النواة. وبالتالي، كلما زادت طاقة الإلكترون، كلما ابتعد عن النواة.

لا يمكن أن تكون قيمة طاقة الإلكترون اعتباطية، فهي تتوافق مع مجموعة محددة بوضوح من مستويات الطاقة في الذرة. أي أن طاقة الإلكترون تتغير فجأة من مستوى إلى آخر. وبناء على ذلك، لا يمكن للإلكترون أن يتحرك إلا داخل غلاف إلكتروني محدود يتوافق مع مستوى طاقة أو آخر - وهذا هو معنى مسلمات بور.

بعد أن تلقى المزيد من الطاقة، "يقفز" الإلكترون إلى طبقة أعلى من النواة، بعد أن فقد الطاقة - على العكس من ذلك، إلى الطبقة السفلية. وهكذا، فإن سحابة الإلكترونات حول النواة مرتبة على شكل عدة طبقات "مقطعة".

تاريخ الأفكار حول الذرة

كلمة "الذرة" نفسها تأتي من الكلمة اليونانية "غير القابلة للتجزئة" وتعود إلى أفكار الفلاسفة اليونانيين القدماء حول أصغر جزء غير قابل للتجزئة من المادة. في العصور الوسطى، أصبح الكيميائيون مقتنعين بأن بعض المواد لا يمكن تفكيكها إلى العناصر المكونة لها. وتسمى هذه الجسيمات الأصغر من المادة بالذرات. في عام 1860، في المؤتمر الدولي للكيميائيين في ألمانيا، تم تكريس هذا التعريف رسميا في العلوم العالمية.

في أواخر التاسع عشر- في بداية القرن العشرين، اكتشف الفيزيائيون الجسيمات دون الذرية، وأصبح من الواضح أن الذرة ليست في الواقع غير قابلة للتجزئة. تم طرح النظريات على الفور الهيكل الداخليالذرة، وكان من أولها نموذج طومسون أو نموذج “بودنج الزبيب”. ووفقا لهذا النموذج، توجد إلكترونات صغيرة داخل جسم ضخم موجب الشحنة، مثل الزبيب داخل الحلوى. إلا أن التجارب العملية التي أجراها الكيميائي رذرفورد دحضت هذا النموذج وقادته إلى إنشاء نموذج كوكبي للذرة.

شكل تطوير بور لنموذج الكواكب، إلى جانب اكتشاف النيوترونات في عام 1932، الأساس لنظرية الكواكب. النظرية الحديثةحول بنية الذرة. ترتبط المراحل التالية في تطور المعرفة حول الذرة بالفعل بفيزياء الجسيمات الأولية: الكواركات واللبتونات والنيوترينوات والفوتونات والبوزونات وغيرها.

خذ أي شيء، حسنا، على الأقل ملعقة. ضعها جانباً - إنها ترقد بهدوء ولا تتحرك. المسها - معدن بارد بلا حراك.

ولكن في الواقع، الملعقة، مثل كل شيء حولنا، تتكون من جزيئات صغيرة - ذرات، بينهما وهي كبيرةثغرات. الجسيمات تتمايل وتتأرجح باستمرار.

لماذا تكون الملعقة صلبة إذا كانت الذرات الموجودة فيها مرتبة بحرية وتتحرك طوال الوقت؟ الحقيقة هي أنهم مرتبطون بقوة ببعضهم البعض بواسطة القوات الخاصة. والفجوات بينهما، رغم أنها أكبر بكثير من الذرات نفسها، لا تزال ضئيلة، ولا يمكننا ملاحظتها.

الذرات مختلفة - هناك 92 نوعًا من الذرات في الطبيعة. كل شيء في العالم مبني منهم، تمامًا كما هو الحال من 32 حرفًا - كل كلمات اللغة الروسية. أنشأ العلماء 12 نوعًا آخر من الذرات بشكل مصطنع بمفردهم.

لقد عرف الناس عن وجود الذرات لفترة طويلة. منذ أكثر من ألفي عام في اليونان القديمةعاش هناك عالم عظيم، ديموقريطوس، الذي اعتقد أن العالم كله يتكون من جزيئات صغيرة. وقد أطلق عليها اسم "atomos"، والتي تعني في اليونانية "غير قابلة للتجزئة".

لقد استغرق العلماء وقتًا طويلاً لإثبات وجود الذرات بالفعل. حدث هذا في نهاية القرن الماضي. وبعد ذلك اتضح أن اسمهم ذاته كان خطأ. وهي ليست غير قابلة للتجزئة: فالذرة تتكون من جزيئات أصغر. يطلق عليها العلماء اسم الجسيمات الأولية.

هنا فنان يرسم ذرة. في المنتصف يوجد اللب، الذي تدور حوله كرات صغيرة، مثل الكواكب الموجودة حول الشمس - . النواة ليست صلبة أيضًا. وهو يتألف من جزيئات نووية - البروتونات والنيوترونات.

وهذا ما كنا نظن في الآونة الأخيرة. ولكن بعد ذلك أصبح من الواضح أن الجسيمات الذرية ليست مثل الكرات. اتضح أن الذرة منظمة بطريقة خاصة. إذا حاولت أن تتخيل كيف تبدو الجسيمات، فيمكنك القول أن الإلكترون يشبه السحابة. وتحيط مثل هذه السحب بالنواة في طبقات. والجسيمات النووية هي أيضًا نوع من السحب.

تحتوي الأنواع المختلفة من الذرات على أعداد مختلفة من الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات. خصائص الذرات تعتمد على هذا.

من السهل تقسيم الذرة. تنفصل الإلكترونات بسهولة عن النواة وتعيش حياة مستقلة. على سبيل المثال، كهرباءفي السلك هي حركة هذه الإلكترونات المستقلة.

ولكن جوهر قوي للغاية. ترتبط البروتونات والنيوترونات الموجودة فيه بإحكام بواسطة قوى خاصة. لذلك، من الصعب جدًا كسر النواة. لكن الناس تعلموا القيام بذلك وحصلوا عليه. لقد تعلمنا تغيير عدد الجزيئات الموجودة في النواة وبالتالي تحويل بعض الذرات إلى أخرى وحتى تكوين ذرات جديدة.

إن دراسة الذرة أمر صعب: يحتاج العلماء إلى براعة وسعة الحيلة غير عادية. بعد كل شيء، حتى حجمها من الصعب تخيله: في ميكروب غير مرئي للعين هناك مليارات الذرات، أكثر من الناس على الأرض. ومع ذلك فإن العلماء يحققون هدفهم، فقد تمكنوا من قياس ومقارنة أوزان جميع الذرات والجسيمات التي تتكون منها الذرة، واكتشفوا أن البروتون أو النيوترون أكبر كتلة من الإلكترون بحوالي ألفي مرة، واكتشفوا والاستمرار في اكتشاف العديد من الأسرار الذرية الأخرى.

يسمع الأشخاص المعاصرون باستمرار عبارات تحتوي على مشتقات من كلمة "ذرة". هذه طاقة، محطة كهرباء، قنبلة. البعض يعتبرها أمرا مفروغا منه، والبعض الآخر يطرح السؤال: "ما هي الذرة؟"

ماذا تعني هذه الكلمة؟

لها جذور يونانية قديمة. يأتي من "اتوموس"، والتي في الترجمة الحرفيةيعني "غير مقطوع".

شخص مطلع إلى حد ما على فيزياء الذرة سوف يكون ساخطًا: "كيف يتم "عدم تقطيعها"؟ إنها تتكون من نوع ما من الجزيئات!" والحقيقة أن الاسم ظهر عندما لم يكن العلماء يعرفون بعد أن الذرات ليست أصغر الجزيئات.

وبعد إثبات تجريبي لهذه الحقيقة، تقرر عدم تغيير الاسم المعتاد. وفي عام 1860 بدأوا يطلقون على "الذرة" أصغر الجسيمات، الذي لديه كل الخصائص عنصر كيميائيالذي يشير إليه.

ما هو أكبر من الذرة وأصغر منها؟

الجزيء دائمًا أكبر. يتكون من عدة ذرات وهو أصغر جسيم للمادة.

لكن الأصغر منها عبارة عن جسيمات أولية. على سبيل المثال، الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات والكواركات. وهناك الكثير منهم.

لقد قيل الكثير عنه بالفعل. ولكن لا يزال من غير الواضح ما هي الذرة.

ما هو حقا؟

لقد شغلت مسألة كيفية تمثيل نموذج الذرة العلماء لفترة طويلة. واليوم، تم قبول الاقتراح الذي اقترحه إ. رذرفورد والذي وضعه ن. بور في صيغته النهائية. ووفقا له تنقسم الذرة إلى قسمين: النواة والسحابة الإلكترونية.

تتركز معظم كتلة الذرة في مركزها. تتكون النواة من النيوترونات والبروتونات. وتقع الإلكترونات الموجودة في الذرة بشكل جيد مسافة كبيرةمن المركز. اتضح شيئا مماثلا ل النظام الشمسي. وفي المركز، مثل الشمس، نواة، وتدور حولها الإلكترونات في مداراتها، مثل الكواكب. ولهذا السبب يُطلق على النموذج غالبًا اسم الكواكب.

ومن المثير للاهتمام أن النواة والإلكترونات تشغل مساحة صغيرة جدًا مقارنة بها الابعاد الكليةذرة. اتضح أن هناك نواة صغيرة في المركز. ثم الفراغ. فراغ كبير جداً . ثم شريط ضيق من الإلكترونات الصغيرة.

لم يتوصل العلماء على الفور إلى هذا النموذج من الذرات. وقبل ذلك، تم وضع العديد من الافتراضات التي دحضتها التجارب.

وكانت إحدى هذه الأفكار هي تمثيل الذرة كجسم صلب له شحنة موجبة. واقترح وضع الإلكترونات في الذرة في جميع أنحاء هذا الجسم. تم طرح هذه الفكرة من قبل ج. طومسون. وكان نموذجه للذرة يسمى أيضًا "بودنغ الزبيب". النموذج يشبه إلى حد كبير هذا الطبق.

لكنه لم يكن من الممكن الدفاع عنه لأنه لم يتمكن من تفسير بعض خصائص الذرة. ولهذا السبب تم رفضها.

عندما سئل العالم الياباني H. Nagaoka عن ماهية الذرة، اقترح مثل هذا النموذج. وفي رأيه أن هذا الجسيم له تشابه غامض مع كوكب زحل. توجد نواة في المركز، وتدور حولها الإلكترونات في مدارات متصلة على شكل حلقة. وعلى الرغم من عدم قبول النموذج، فقد تم استخدام بعض أحكامه في مخطط الكواكب.

حول الأرقام المرتبطة بالذرة

أولا حول كميات فيزيائية. الشحنة الكلية للذرة تكون دائما يساوي الصفر. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن عدد الإلكترونات والبروتونات فيه هو نفسه. وشحنتهما متساوية في المقدار ولها إشارات متضادة.

غالبًا ما تنشأ المواقف عندما تفقد الذرة إلكترونات أو، على العكس من ذلك، تجذب إلكترونات إضافية. في مثل هذه الحالات يقولون أنه أصبح أيونا. وشحنتها تعتمد على ما حدث للإلكترونات. وإذا انخفض عددها، تكون شحنة الأيون موجبة. عندما يكون هناك إلكترونات أكثر مما هو مطلوب، يصبح الأيون سلبيا.

الآن عن الكيمياء. هذا العلم، لا مثيل له، يعطي الفهم الأعظم لماهية الذرة. بعد كل شيء، حتى الجدول الرئيسي الذي تمت دراسته فيه يعتمد على حقيقة أن الذرات موجودة فيه بترتيب معين. إنه على وشكحول الجدول الدوري.

في ذلك، يتم تعيين رقم معين لكل عنصر، والذي يرتبط بعدد البروتونات في النواة. وعادة ما يشار إليه بالحرف z.

القيمة التالية هي العدد الكتلي. وهو يساوي مجموع البروتونات والنيوترونات الموجودة في نواة الذرة. عادة ما يتم الإشارة إليه بالحرف A.

الرقمان المشار إليهما مرتبطان ببعضهما البعض بالمعادلة التالية:

أ = ض + ن.

حيث N هو عدد النيوترونات الموجودة في نواة الذرة.

كمية أخرى مهمة هي كتلة الذرة. ولقياسه، تم إدخال قيمة خاصة. يتم اختصاره: صباحا. ويتم قراءتها كوحدة الكتلة الذرية. وبناءً على هذه الوحدة، فإن الجسيمات الثلاثة التي تشكل جميع ذرات الكون لها كتل:

غالبًا ما تكون هذه القيم مطلوبة عند حل المشكلات الكيميائية.

تتكون الذرة منالنواة الذرية والإلكترونات. إذا كان عدد البروتونات في النواة يتزامن مع عدد الإلكترونات، فإن الذرة ككل تتحول إلى محايدة كهربائيا. وبخلاف ذلك، فهو يحتوي على بعض الشحنات الموجبة أو السالبة ويسمى أيونًا. وفي بعض الحالات، يُفهم الذرات فقط على أنها أنظمة محايدة كهربائيًا تكون فيها شحنة النواة مساوية لشحنة الإلكترونات الإجمالية، وبالتالي تتناقض مع الشحنة الكهربائية الأيونات.

جوهر، التي تحمل تقريبًا كامل كتلة الذرة (أكثر من 99.9%)، وتتكون من بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات غير مشحونة مرتبطة معًا من خلال تفاعل قوي. يتم تصنيف الذرات حسب عدد البروتونات والنيوترونات الموجودة في النواة: عدد البروتونات Z يتوافق مع رقم سريالذرة في الجدول الدوريويحدد انتمائه إلى عنصر كيميائي معين، وعدد النيوترونات N - نظير محدد لهذا العنصر. ويحدد الرقم Z أيضًا صافي الشحنة الكهربائية الموجبة (Ze) للنواة الذرية وعدد الإلكترونات الموجودة في الذرة المحايدة، وهو ما يحدد حجمها.

الذرات أنواع مختلفةبكميات مختلفة، متصلة بواسطة روابط بين الذرات، تشكل جزيئات.

خصائص الذرة

بحكم التعريف، فإن أي ذرتين لهما نفس عدد البروتونات في نواتيهما تنتميان إلى نفس العنصر الكيميائي. تسمى الذرات التي لها نفس عدد البروتونات ولكن بأعداد مختلفة من النيوترونات نظائر عنصر معين. على سبيل المثال، تحتوي ذرات الهيدروجين دائمًا على بروتون واحد، ولكن هناك نظائر بدون نيوترونات (الهيدروجين -1، يُسمى أحيانًا أيضًا البروتيوم - الشكل الأكثر شيوعًا)، مع نيوترون واحد (الديوتيريوم) ونيوترونان (التريتيوم). وتشكل العناصر المعروفة سلسلة طبيعية متصلة حسب عدد البروتونات الموجودة في النواة، تبدأ بذرة الهيدروجين ببروتون واحد وتنتهي بذرة الأونوكتيوم التي تحتوي في النواة على 118 بروتونا. جميع نظائر عناصر الجدول الدوري، بدءاً بالرقم 83 (البزموت)، مشعة.

وزن

وبما أن البروتونات والنيوترونات لها أكبر مساهمة في كتلة الذرة، فإن العدد الإجمالي لهذه الجسيمات يسمى العدد الكتلي. غالبًا ما يتم التعبير عن الكتلة الساكنة للذرة بوحدات الكتلة الذرية (amu)، والتي تسمى أيضًا دالتون (Da). يتم تعريف هذه الوحدة على أنها 1/12 جزء من كتلة الراحة لذرة الكربون 12 المحايدة، والتي تساوي تقريبًا 1.66 × 10−24 جم، والهيدروجين-1 هو أخف نظير للهيدروجين والذرة ذات الكتلة الأصغر. لديه الوزن الذريحوالي 1.007825 أ. كتلة الذرة تساوي تقريبًا حاصل ضرب العدد الكتلي لكل وحدة كتلة ذرية، وأثقل نظير مستقر هو الرصاص 208 بكتلة 207.9766521 أ. يأكل.

نظرًا لأن كتل حتى أثقل الذرات في الوحدات العادية (على سبيل المثال، الجرام) صغيرة جدًا، يتم استخدام المولات في الكيمياء لقياس هذه الكتل. يحتوي المول الواحد من أي مادة، حسب التعريف، على نفس العدد من الذرات (حوالي 6.022·1023). يتم اختيار هذا الرقم (رقم أفوجادرو) بحيث إذا كانت كتلة العنصر 1 أ. م، فإن كتلة مول من ذرات هذا العنصر تساوي 1 جم، على سبيل المثال، كتلة الكربون 12 أ. م، لذا فإن 1 مول من الكربون يزن 12 جم.

مقاس

ليس للذرات حدود خارجية محددة بوضوح، لذلك يتم تحديد أحجامها من خلال المسافة بين نوى الذرات المجاورة التي شكلت رابطة كيميائية (Covalent radius) أو من خلال المسافة إلى أبعد مدار إلكتروني مستقر في الغلاف الإلكتروني لهذا الذرة (نصف القطر الذري). يعتمد نصف القطر على موقع الذرة في الجدول الدوري، ونوع الرابطة الكيميائية، وعدد الذرات القريبة (رقم التنسيق)، وخاصية ميكانيكا الكم المعروفة باسم الدوران. في الجدول الدوري للعناصر، يزداد حجم الذرة كلما تحركت إلى أسفل عمود، ويتناقص كلما تحركت إلى أسفل صف من اليسار إلى اليمين. وعليه فإن أصغر ذرة هي ذرة هيليوم نصف قطرها 32م، وأكبرها ذرة سيزيوم (225م). وهذه الأحجام أصغر بآلاف المرات من الطول الموجي للضوء المرئي (400-700 نانومتر)، لذلك لا يمكن رؤية الذرات بالمجهر الضوئي. ومع ذلك، يمكن ملاحظة الذرات الفردية باستخدام مجهر المسح النفقي.

يتم توضيح صغر الذرات من خلال الأمثلة التالية. شعر الإنسانأكثر سمكًا بمليون مرة من ذرة الكربون. تحتوي قطرة الماء الواحدة على 2 سيكستيليون (21021) ذرة أكسجين، وضعف عدد ذرات الهيدروجين. قيراط واحد من الماس يزن 0.2 جرام يتكون من 10 سيكستيليون ذرة كربون. إذا أمكن تكبير تفاحة إلى حجم الأرض، فإن الذرات ستصل إلى الحجم الأصلي للتفاحة.

قدم علماء من معهد خاركوف للفيزياء والتكنولوجيا أول صور للذرة في تاريخ العلم. للحصول على الصور، استخدم العلماء مجهرًا إلكترونيًا يسجل الإشعاع والمجالات (المجهر الإلكتروني لانبعاث المجال، FEEM). قام الفيزيائيون بوضع العشرات من ذرات الكربون بالتتابع في غرفة مفرغة ومرروا عبرها تفريغًا كهربائيًا بقوة 425 فولت. إن إشعاع الذرة الأخيرة في السلسلة على شاشة الفسفور جعل من الممكن الحصول على صورة لسحابة من الإلكترونات حول النواة.

الكيمياء هي علم المواد وتحولاتها إلى بعضها البعض.

المواد هي مواد نقية كيميائيا

المادة النقية كيميائيا هي مجموعة من الجزيئات التي لها نفس التركيب النوعي والكمي ونفس البنية.

CH 3 -O-CH 3 -

CH 3 -CH 2 -أوه

الجزيء - أصغر جزيئات المادة التي لها جميع خواصها الكيميائية؛ يتكون الجزيء من ذرات.

الذرة هي جسيم غير قابل للتجزئة كيميائيا وتتكون منه الجزيئات. (بالنسبة للغازات النبيلة، الجزيء والذرة متماثلان، He, Ar)

الذرة عبارة عن جسيم محايد كهربائيًا يتكون من نواة موجبة الشحنة تتوزع حولها الإلكترونات سالبة الشحنة وفقًا لقوانينها المحددة بدقة. علاوة على ذلك، فإن الشحنة الإجمالية للإلكترونات تساوي شحنة النواة.

تتكون نواة الذرة من بروتونات موجبة الشحنة (p) ونيوترونات (n) لا تحمل أي شحنة. الاسم الشائع للنيوترونات والبروتونات هو النيوكليونات. كتلة البروتونات والنيوترونات متساوية تقريبًا.

تحمل الإلكترونات (e-) شحنة سالبة تساوي شحنة البروتون. تبلغ كتلة e حوالي 0.05% من كتلة البروتون والنيوترون. وهكذا فإن كتلة الذرة بأكملها تتركز في نواتها.

الرقم p في الذرة، الذي يساوي شحنة النواة، يسمى الرقم التسلسلي (Z)، لأن الذرة متعادلة كهربائياً، والرقم e يساوي الرقم p.

العدد الكتلي (A) للذرة هو مجموع البروتونات والنيوترونات الموجودة في النواة. وعليه فإن عدد النيوترونات في الذرة يساوي الفرق بين A وZ (العدد الكتلي للذرة والعدد الذري) (N=A-Z).

17 35 Cl Р=17، N=18، Z=17. 17r + , 18n 0 , 17е - .

النيوكليونات

يتم تحديد الخواص الكيميائية للذرات من خلال تركيبها الإلكتروني (عدد الإلكترونات)، والذي يساوي العدد الذري (الشحنة النووية). ولذلك، فإن جميع الذرات التي لها نفس الشحنة النووية تتصرف كيميائيًا بنفس الطريقة ويتم حسابها على أنها ذرات لنفس العنصر الكيميائي.

العنصر الكيميائي عبارة عن مجموعة من الذرات لها نفس الشحنة النووية. (110 عنصر كيميائي).

يمكن للذرات، التي لها نفس الشحنة النووية، أن تختلف في العدد الكتلي، والذي يرتبط بعدد مختلف من النيوترونات في نواتها.

الذرات التي لها نفس Z ولكن أعدادها الكتلية مختلفة تسمى النظائر.

17 35 سل 17 37 سل

نظائر الهيدروجين H:

التسمية: 1 1 ن 1 2 د 1 3 ت

الاسم: بروتيوم الديوتيريوم التريتيوم

التكوين الأساسي: 1ر 1ر+1ن 1ر+2ن

البروتيوم والديوتيريوم مستقران

اضمحلال التريتيوم (المشع) يستخدم في القنابل الهيدروجينية.

وحدة كتلة ذرية. رقم أفوجادرو. مول.

كتل الذرات والجزيئات صغيرة جدًا (حوالي 10 -28 إلى 10 -24 جم)؛ ومن أجل عرض هذه الكتل عمليًا، يُنصح بإدخال وحدة القياس الخاصة بك، والتي من شأنها أن تؤدي إلى مقياس مناسب ومألوف.

وبما أن كتلة الذرة تتركز في نواتها التي تتكون من بروتونات ونيوترونات متساوية تقريبا في الكتلة، فمن المنطقي اعتبار كتلة النيوكليون الواحد وحدة للكتلة الذرية.

اتفقنا على أن نأخذ واحدًا على اثني عشر من نظير الكربون، الذي له بنية متناظرة للنواة (6p+6n)، كوحدة كتلة الذرات والجزيئات. وتسمى هذه الوحدة بوحدة الكتلة الذرية (amu)، وهي تساوي عدديًا كتلة نيوكليون واحد. في هذا المقياس، تكون كتل الذرات قريبة من القيم الصحيحة: He-4؛ ال-27؛ Ra-226 a.u.m......

دعونا نحسب كتلة 1 amu بالجرام.

1/12 (12 ج) = =1.66*10 -24 جم/a.u.m

دعونا نحسب عدد amu الموجود في 1 جرام.

ن أ = 6.02 *-رقم أفوجادرو

تسمى النسبة الناتجة رقم أفوجادرو وتظهر عدد amu الموجود في 1 جرام.

يتم التعبير عن الكتل الذرية الواردة في الجدول الدوري بوحدة amu

الكتلة الجزيئية هي كتلة الجزيء، معبرًا عنها بـ amu، ويتم العثور عليها كمجموع كتل جميع الذرات التي تشكل جزيءًا معينًا.

م (1 جزيء H 2 SO 4) = 1*2+32*1+16*4= 98 وحدة دولية.

للانتقال من amu إلى 1g، وهو المستخدم عمليا في الكيمياء، تم إدخال حساب جزء لكمية المادة، حيث يحتوي كل جزء على عدد N A من الوحدات الهيكلية (الذرات، الجزيئات، الأيونات، الإلكترونات). في هذه الحالة، كتلة هذا الجزء، المسمى 1 مول، معبرًا عنها بالجرام، تساوي عدديًا الكتلة الذرية أو الجزيئية المعبر عنها بوحدة amu.

لنجد كتلة 1 mol H 2 SO 4:

M(1 مول H2SO4)=

98a.u.m*1.66**6.02*=

كما ترون، الكتل الجزيئية والمولية متساوية عدديا.

1 مول– كمية المادة التي تحتوي على عدد أفوجادرو من الوحدات البنائية (ذرات، جزيئات، أيونات).

الوزن الجزيئي (م)- كتلة 1 مول من المادة معبر عنها بالجرام.

كمية المادة - V (مول)؛ كتلة المادة م(ز); الكتلة المولية M(g/mol) - مرتبطة بالعلاقة: V=;

2H 2 O+ O 2 2H 2 O

2 مول 1 مول

2. القوانين الأساسية للكيمياء

قانون ثبات تكوين المادة - المادة النقية كيميائيا، بغض النظر عن طريقة التحضير، لها دائما تركيبة نوعية وكمية ثابتة.

CH3+2O2=CO2+2H2O

NaOH+HCl=NaCl+H2O

تسمى المواد ذات التركيب الثابت الدالتونيت. كاستثناء، المواد ذات التركيب غير المتغير معروفة - بيرثوليت (أكاسيد، كربيدات، نيتريدات)

قانون حفظ الكتلة (لومونوسوف) - كتلة المواد التي تدخل في التفاعل تساوي دائمًا كتلة منتجات التفاعل. ويترتب على ذلك أن الذرات لا تختفي أثناء التفاعل ولا تتشكل، بل تنتقل من مادة إلى أخرى. وهذا هو أساس اختيار المعاملات في معادلة التفاعل الكيميائي، حيث يجب أن يكون عدد ذرات كل عنصر في الطرفين الأيمن والأيسر من المعادلة متساويين.

قانون يعادل - في التفاعلات الكيميائيةتتفاعل المواد وتتشكل بكميات تساوي ما يعادلها (كم عدد معادلات مادة واحدة يتم استهلاكها، نفس عدد معادلاتها بالضبط يتم استهلاكها أو تكوينها من مادة أخرى).

المكافئ هو كمية المادة التي تضيف أو تستبدل أو تطلق مولًا واحدًا من ذرات H (أيونات) أثناء التفاعل، وتسمى الكتلة المكافئة المعبر عنها بالجرام بالكتلة المكافئة (E).

قوانين الغاز

قانون دالتون - الضغط الكلي لخليط الغاز يساوي مجموع الضغوط الجزئية لجميع مكونات خليط الغاز.

قانون أفوجادرو: الحجوم المتساوية من الغازات المختلفة تحت نفس الظروف تحتوي على عدد متساو من الجزيئات.

النتيجة: مول واحد من أي غاز في الظروف العادية (t=0 درجة أو 273K و P=1 ضغط جوي أو 101255 باسكال أو 760 ملم زئبقي) يحتل V=22.4 لترًا.

V الذي يشغل مول واحد من الغاز يسمى الحجم المولي Vm.

بمعرفة حجم الغاز (خليط الغاز) وVm في ظل ظروف معينة، من السهل حساب كمية الغاز (خليط الغاز) =V/Vm.

تربط معادلة مندليف-كلابيرون كمية الغاز بالظروف التي يوجد فيها. الكهروضوئية = (م / م) * RT = * RT

عند استخدام هذه المعادلة، يجب التعبير عن جميع الكميات الفيزيائية بوحدة النظام الدولي للوحدات: ضغط الغاز p (باسكال)، حجم الغاز V (لتر)، كتلة الغاز m (كجم)، الكتلة المولية M (كجم/مول)، T- درجة الحرارة على مقياس مطلق (K)، كمية الغاز Nu (mol)، ثابت غاز R = 8.31 J/(mol*K).

D - الكثافة النسبية لغاز واحد مقارنة بآخر - توضح نسبة الغاز M إلى الغاز M، التي تم اختيارها كمعيار، عدد المرات التي يكون فيها غاز أثقل من غاز آخر D = M1 / ​​​​M2.

طرق التعبير عن تركيب خليط من المواد.

الكسر الكتلي W - نسبة كتلة المادة إلى كتلة الخليط بأكمله W=((م خليط)/(محلول))*100%

الكسر المولي æ هو نسبة عدد المواد إلى العدد الإجمالي لجميع المواد. في الخليط.

معظم العناصر الكيميائية في الطبيعة موجودة كخليط من نظائر مختلفة؛ بمعرفة التركيب النظائري للعنصر الكيميائي، معبرًا عنه بالكسور المولية، يتم حساب القيمة المتوسطة المرجحة للكتلة الذرية لهذا العنصر، والتي يتم تحويلها إلى ISHE. А= Σ (æi*Аi)= æ1*А1+ æ2*А2+…+ æn*Аn، حيث æi هو الكسر المولي للنظير i-th، Аi هي الكتلة الذرية للنظير i-th.

جزء الحجم (φ) هو نسبة Vi إلى حجم الخليط بأكمله. φi=السادس/VΣ

وبمعرفة التركيب الحجمي لخليط الغاز يتم حساب Mav لخليط الغاز. Мсл= Σ (φi*Mi)= φ1*М1+ φ2*М2+…+ φn*Мn