Nowoczesna definicja atomu. Co to jest atom? Z jakich części się składa i jak mierzy się jego masę?

W 1913 roku Duńczyk fizyk Niels Bohr zaproponował swoją teorię budowy atomu. Za podstawę przyjął planetarny model atomu opracowany przez fizyka Rutherforda. Porównano w nim atom do obiektów makrokosmosu – układu planetarnego, w którym planety poruszają się po orbitach wokół wielkie gwiazdy. Podobnie w planetarnym modelu atomu elektrony poruszają się po orbitach wokół ciężkiego jądra znajdującego się w jego centrum.

Bohr wprowadził ideę kwantyzacji do teorii atomowej. Według niej elektrony mogą poruszać się jedynie po stałych orbitach odpowiadających określonym poziomom energii. To właśnie model Bohra stał się podstawą do stworzenia nowoczesnego kwantowo-mechanicznego modelu atomu. W tym modelu jądro atomowe, składające się z dodatnio naładowanych protonów i nienaładowanych neutronów, jest również otoczone ujemnie naładowanymi elektronami. Jednak według mechaniki kwantowej nie da się wyznaczyć dokładnej trajektorii czy orbity ruchu elektronu – istnieje jedynie obszar, w którym znajdują się elektrony o podobnym poziomie energii.

Co kryje się w atomie?

Atomy składają się z elektronów, protonów i neutronów. Neutrony odkryto po tym, jak fizycy opracowali planetarny model atomu. Dopiero w 1932 roku, przeprowadzając serię eksperymentów, James Chadwick odkrył cząstki, które nie miały ładunku. Brak ładunku potwierdził fakt, że cząstki te w żaden sposób nie zareagowały na pole elektromagnetyczne.

Samo jądro atomu tworzą ciężkie cząstki - protony i neutrony: każda z tych cząstek jest prawie dwa tysiące razy cięższa od elektronu. Protony i neutrony są również podobne pod względem wielkości, ale protony mają ładunek dodatni, a neutrony nie mają żadnego ładunku.

Z kolei protony i neutrony składają się z cząstek elementarnych zwanych kwarkami. We współczesnej fizyce kwarki są najmniejszą, podstawową cząstką materii.

Wymiary samego atomu są wielokrotnie większe niż wymiary jądra. Jeśli powiększymy atom do wielkości boiska piłkarskiego, wówczas wielkość jego jądra będzie porównywalna z wielkością piłki tenisowej znajdującej się w środku takiego boiska.

W naturze istnieje wiele atomów różniących się rozmiarem, masą i innymi cechami. Zbiór atomów tego samego typu nazywa się pierwiastkiem chemicznym. Obecnie znanych jest ponad sto pierwiastków chemicznych. Ich atomy różnią się rozmiarem, masą i budową.

Elektrony wewnątrz atomu

Ujemnie naładowane elektrony poruszają się wokół jądra atomu, tworząc rodzaj chmury. Masywne jądro przyciąga elektrony, ale energia samych elektronów pozwala im „uciec” dalej od jądra. Zatem im wyższa energia elektronu, tym dalej znajduje się on od jądra.

Wartość energii elektronu nie może być dowolna, odpowiada ona jasno określonemu zestawowi poziomów energii w atomie. Oznacza to, że energia elektronów zmienia się gwałtownie z jednego poziomu na drugi. W związku z tym elektron może poruszać się tylko w ograniczonej powłoce elektronowej odpowiadającej temu lub innemu poziomowi energii - takie jest znaczenie postulatów Bohra.

Otrzymawszy więcej energii, elektron „przeskakuje” do warstwy znajdującej się wyżej od jądra, tracąc energię - wręcz przeciwnie, do warstwy niższej. Zatem chmura elektronów wokół jądra jest uporządkowana w postaci kilku „pokrojonych” warstw.

Historia idei o atomie

Samo słowo „atom” pochodzi od greckiego „niepodzielny” i nawiązuje do idei starożytnych greckich filozofów na temat najmniejszej niepodzielnej części materii. W średniowieczu chemicy nabrali przekonania, że ​​niektórych substancji nie można dalej rozłożyć na pierwiastki składowe. Te najmniejsze cząstki materii nazywane są atomami. W 1860 roku na międzynarodowym kongresie chemików w Niemczech definicja ta została oficjalnie zapisana w nauce światowej.

W koniec XIX- Na początku XX wieku fizycy odkryli cząstki subatomowe i stało się jasne, że atom tak naprawdę nie jest niepodzielny. Natychmiast wysunięto teorie na ten temat Struktura wewnętrzna atom, z których jednym z pierwszych był model Thomsona, czyli model „budyniu z rodzynkami”. Według tego modelu małe elektrony znajdowały się wewnątrz masywnego, dodatnio naładowanego ciała, niczym rodzynki w budyniu. Jednak praktyczne eksperymenty chemika Rutherforda obaliły ten model i doprowadziły go do stworzenia planetarnego modelu atomu.

Opracowanie modelu planetarnego przez Bohra wraz z odkryciem neutronów w 1932 r. stworzyło podstawę do współczesna teoria o budowie atomu. Kolejne etapy rozwoju wiedzy o atomie są już związane z fizyką cząstek elementarnych: kwarków, leptonów, neutrin, fotonów, bozonów i innych.

Weź dowolny przedmiot, cóż, przynajmniej łyżkę. Odłóż - leży spokojnie, nie rusza się. Dotknij tego - zimnego, nieruchomego metalu.

Ale w rzeczywistości łyżka, jak wszystko wokół nas, składa się z drobnych cząstek - atomów pomiędzy które są duże luki. Cząsteczki nieustannie się kołyszą i oscylują.

Dlaczego łyżka jest twarda, skoro atomy w niej są ułożone swobodnie i cały czas się poruszają? Faktem jest, że są one niejako mocno ze sobą powiązane przez siły specjalne. A odstępy między nimi, choć znacznie większe niż same atomy, są wciąż znikome i nie możemy ich zauważyć.

Atomy są różne – w przyrodzie są 92 rodzaje atomów. Wszystko na świecie jest z nich zbudowane, tak jak z 32 liter - wszystkich słów języka rosyjskiego. Naukowcy stworzyli sztucznie kolejnych 12 rodzajów atomów.

Ludzie wiedzieli o istnieniu atomów od dawna. Ponad dwa tysiące lat temu w starożytna GrecjaŻył wielki naukowiec Demokryt, który wierzył, że cały świat składa się z drobnych cząstek. Nazwał je „atomos”, co po grecku oznacza „niepodzielny”.

Naukowcom zajęło dużo czasu udowodnienie, że atomy naprawdę istnieją. Stało się to pod koniec ubiegłego wieku. A potem okazało się, że już sama nazwa była pomyłką. Nie są niepodzielne: atom składa się z jeszcze mniejszych cząstek. Naukowcy nazywają je cząstkami elementarnymi.

Oto artysta rysujący atom. Pośrodku znajduje się rdzeń, wokół którego niczym planety wokół Słońca poruszają się maleńkie kuleczki – . Rdzeń również nie jest solidny. Składa się z cząstek jądrowych - protonów i neutronów.

Właśnie tak niedawno myśleliśmy. Ale potem stało się jasne, że cząstki atomowe nie są jak kule. Okazało się, że atom jest zbudowany w specjalny sposób. Jeśli spróbujesz wyobrazić sobie, jak wyglądają cząstki, możesz powiedzieć, że elektron jest jak chmura. Takie chmury otaczają rdzeń warstwami. Cząsteczki jądrowe to także rodzaj chmur.

Różne typy atomów mają różną liczbę elektronów, protonów i neutronów. Od tego zależą właściwości atomów.

Atom łatwo jest rozdzielić. Elektrony łatwo odrywają się od jąder i prowadzą niezależne życie. Na przykład, Elektryczność w drucie jest ruch takich niezależnych elektronów.

Ale rdzeń jest niezwykle silny. Znajdujące się w nim protony i neutrony są ściśle ze sobą powiązane siłami specjalnymi. Dlatego bardzo trudno jest złamać rdzeń. Ale ludzie się tego nauczyli i to osiągnęli. Nauczyliśmy się zmieniać liczbę cząstek w jądrze i w ten sposób przekształcać niektóre atomy w inne, a nawet tworzyć nowe atomy.

Badanie atomu jest trudne: naukowcy wymagają niezwykłej pomysłowości i zaradności. Przecież nawet jego wielkość trudno sobie wyobrazić: w niewidzialnym dla oka drobnoustroju znajdują się miliardy atomów, więcej niż ludzi na Ziemi. A jednak naukowcy osiągnęli swój cel, byli w stanie zmierzyć i porównać masy wszystkich atomów i cząstek tworzących atom, odkryli, że proton lub neutron jest prawie dwa tysiące razy masywniejszy od elektronu, odkryli i kontynuuj odkrywanie wielu innych tajemnic atomowych.

Współcześni ludzie nieustannie słyszą zwroty zawierające pochodne słowa „atom”. To jest energia, elektrownia, bomba. Niektórzy uważają to za oczywiste, a niektórzy zadają pytanie: „Co to jest atom?”

Co oznacza to słowo?

Ma starożytne greckie korzenie. Pochodzi od „atomos”, który w dosłowne tłumaczenie oznacza „nieobcięty”.

Ktoś, kto jest już nieco zaznajomiony z fizyką atomu, będzie oburzony: „Jak to jest „niepocięty”? Składa się z jakichś cząstek!” Rzecz w tym, że nazwa pojawiła się, gdy naukowcy jeszcze nie wiedzieli, że atomy nie są najmniejszymi cząsteczkami.

Po doświadczalnym udowodnieniu tego faktu zdecydowano się nie zmieniać zwykłej nazwy. A w 1860 roku zaczęto nazywać „atom” najmniejsza cząsteczka, który ma wszystkie właściwości pierwiastek chemiczny do którego się odnosi.

Co jest większe od atomu i mniejsze od niego?

Cząsteczka jest zawsze większa. Zbudowana jest z kilku atomów i jest najmniejszą cząsteczką materii.

Ale mniejsze to cząstki elementarne. Na przykład elektrony i protony, neutrony i kwarki. Jest ich wiele.

Wiele już o nim powiedziano. Jednak nadal nie jest jasne, czym jest atom.

Jaki on naprawdę jest?

Pytanie, jak przedstawić model atomu, od dawna zajmuje naukowców. Dziś przyjęto tę zaproponowaną przez E. Rutherforda i sfinalizowaną przez N. Bohra. Według niej atom dzieli się na dwie części: jądro i chmurę elektronów.

Większość masy atomu skupia się w jego środku. Jądro składa się z neutronów i protonów. A elektrony w atomie są dość umiejscowione wielka odległość od centrum. Okazuje się, że jest coś podobnego Układ Słoneczny. W centrum, podobnie jak Słońce, znajduje się jądro, a elektrony krążą wokół niego po swoich orbitach, niczym planety. Dlatego model ten często nazywany jest planetarnym.

Co ciekawe, jądro i elektrony zajmują bardzo mało miejsca w porównaniu do całkowite wymiary atom. Okazuje się, że pośrodku znajduje się mały rdzeń. Potem pustka. Bardzo duża pustka. A potem wąski pasek małych elektronów.

Naukowcy nie od razu doszli do tego modelu atomów. Wcześniej poczyniono wiele założeń, które zostały obalone przez eksperymenty.

Jednym z tych pomysłów było przedstawienie atomu jako ciała stałego o ładunku dodatnim. Zaproponowano także umieszczenie elektronów w atomie w całym ciele. Pomysł ten wysunął J. Thomson. Jego model atomu nazywany był także „budyniem z rodzynkami”. Model bardzo przypominał to danie.

Było to jednak nie do utrzymania, ponieważ nie mogło wyjaśnić niektórych właściwości atomu. Dlatego została odrzucona.

Japoński naukowiec H. Nagaoka zapytany, czym jest atom, zaproponował taki model. Jego zdaniem cząstka ta wykazuje niejasne podobieństwo do planety Saturn. W centrum znajduje się jądro, a wokół niego elektrony krążą po orbitach połączonych w pierścień. Choć model nie został zaakceptowany, część jego zapisów wykorzystano na schemacie planetarnym.

O liczbach związanych z atomem

Najpierw o wielkości fizyczne. Całkowity ładunek atomu jest zawsze równy zeru. Wynika to z faktu, że liczba elektronów i protonów w nim jest taka sama. A ich ładunek ma tę samą wielkość i ma przeciwne znaki.

Często zdarzają się sytuacje, gdy atom traci elektrony lub odwrotnie, przyciąga dodatkowe. W takich sytuacjach mówią, że stał się jonem. A jego ładunek zależy od tego, co stało się z elektronami. Jeśli ich liczba maleje, ładunek jonu jest dodatni. Kiedy jest więcej elektronów niż jest to wymagane, jon staje się ujemny.

Teraz o chemii. Nauka ta, jak żadna inna, daje największe zrozumienie tego, czym jest atom. Przecież nawet główny stół, który jest w nim badany, opiera się na fakcie, że atomy są w nim rozmieszczone w określonej kolejności. To jest o o układzie okresowym.

W nim każdemu elementowi przypisano określoną liczbę, która jest powiązana z liczbą protonów w jądrze. Zwykle oznacza się go literą z.

Następną wartością jest liczba masowa. Jest równa sumie protonów i neutronów znajdujących się w jądrze atomu. Zwykle oznacza się go literą A.

Obie wskazane liczby są ze sobą powiązane następującym równaniem:

A = z + N.

Tutaj N jest liczbą neutronów w jądrze atomowym.

Kolejną ważną wielkością jest masa atomu. Aby to zmierzyć, wprowadzono specjalną wartość. Jest to skrót: rano. I jest odczytywany jako jednostka masy atomowej. W oparciu o tę jednostkę trzy cząstki tworzące wszystkie atomy Wszechświata mają masy:

Wartości te są często potrzebne przy rozwiązywaniu problemów chemicznych.

Atom składa się z jądro atomowe i elektrony. Jeśli liczba protonów w jądrze pokrywa się z liczbą elektronów, wówczas atom jako całość okazuje się elektrycznie obojętny. W przeciwnym razie ma jakiś ładunek dodatni lub ujemny i nazywa się go jonem.W niektórych przypadkach atomy są rozumiane tylko jako układy elektrycznie obojętne, w których ładunek jądra jest równy całkowitemu ładunkowi elektronów, kontrastując w ten sposób z naładowanymi elektrycznie jony.

Rdzeń, który przenosi prawie całą (ponad 99,9%) masę atomu, składa się z dodatnio naładowanych protonów i nienaładowanych neutronów, połączonych ze sobą w wyniku silnego oddziaływania. Atomy klasyfikuje się według liczby protonów i neutronów w jądrze: liczba protonów Z odpowiada numer seryjny atom w układ okresowy i określa jego przynależność do określonego pierwiastka chemicznego oraz liczbę neutronów N - konkretnego izotopu tego pierwiastka. Liczba Z określa również dodatni ładunek elektryczny netto (Ze) jądra atomowego i liczbę elektronów w atomie obojętnym, co określa jego rozmiar.

Atomy różne rodzaje w różnych ilościach, połączone wiązaniami międzyatomowymi, tworzą cząsteczki.

Właściwości atomu

Z definicji dowolne dwa atomy o tej samej liczbie protonów w jądrach należą do tego samego pierwiastka chemicznego. Atomy o tej samej liczbie protonów, ale różnej liczbie neutronów nazywane są izotopami danego pierwiastka. Na przykład atomy wodoru zawsze zawierają jeden proton, ale istnieją izotopy bez neutronów (wodór-1, czasami nazywany także protem - najczęstsza forma), z jednym neutronem (deuter) i dwoma neutronami (tryt). Znane pierwiastki tworzą ciągły szereg naturalny według liczby protonów w jądrze, zaczynając od atomu wodoru z jednym protonem, a kończąc na atomie ununoctium, który ma 118 protonów w jądrze. Wszystkie izotopy pierwiastków układu okresowego, począwszy od numeru 83 (bizmut), są radioaktywne.

Waga

Ponieważ protony i neutrony mają największy udział w masie atomu, całkowitą liczbę tych cząstek nazywa się liczbą masową. Masę spoczynkową atomu często wyraża się w jednostkach masy atomowej (a.m.u.), nazywanych także daltonem (Da). Jednostkę tę definiuje się jako 1/12 części masy spoczynkowej obojętnego atomu węgla-12, która jest w przybliżeniu równa 1,66 × 10-24 g. Wodór-1 jest najlżejszym izotopem wodoru i atomem o najmniejszej masie, ma masa atomowa około 1,007825 a. e.m. Masa atomu jest w przybliżeniu równa iloczynowi liczby masowej na jednostkę masy atomowej. Najcięższym stabilnym izotopem jest ołów-208 o masie 207,9766521 a. jeść.

Ponieważ masy nawet najcięższych atomów w zwykłych jednostkach (na przykład gramach) są bardzo małe, w chemii do pomiaru tych mas używa się moli. Z definicji jeden mol dowolnej substancji zawiera tę samą liczbę atomów (w przybliżeniu 6,022·1023). Liczbę tę (liczbę Avogadra) dobiera się w taki sposób, że jeżeli masa pierwiastka wynosi 1 a. e.m. wówczas mol atomów tego pierwiastka będzie miał masę 1 g. Na przykład węgiel ma masę 12 a. em, więc 1 mol węgla waży 12 g.

Rozmiar

Atomy nie mają jasno określonej granicy zewnętrznej, dlatego o ich rozmiarach decyduje odległość między jądrami sąsiednich atomów, które utworzyły wiązanie chemiczne (promień kowalencyjny) lub odległość do najdalszej stabilnej orbity elektronowej w powłoce elektronowej tego atomu atom (promień atomowy). Promień zależy od położenia atomu w układzie okresowym, rodzaju wiązania chemicznego, liczby pobliskich atomów (liczby koordynacyjnej) i właściwości mechaniki kwantowej zwanej spinem. W układzie okresowym pierwiastków wielkość atomu zwiększa się w miarę przesuwania się w dół kolumny i zmniejsza się w miarę przesuwania się w dół rzędu od lewej do prawej. Odpowiednio najmniejszy atom to atom helu o promieniu 32 µm, a największy to atom cezu (225 µm). Rozmiary te są tysiące razy mniejsze niż długość fali światła widzialnego (400-700 nm), dlatego atomów nie można zobaczyć pod mikroskopem optycznym. Jednakże pojedyncze atomy można obserwować za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego.

Małość atomów wykazano w poniższych przykładach. Ludzki włos milion razy grubszy od atomu węgla. Jedna kropla wody zawiera 2 sekstylionów (2 1021) atomów tlenu i dwa razy więcej atomów wodoru. Jeden karat diamentu o masie 0,2 g składa się z 10 sekstylionów atomów węgla. Gdyby jabłko można było powiększyć do rozmiarów Ziemi, wówczas atomy osiągnęłyby pierwotny rozmiar jabłka.

Naukowcy z Charkowskiego Instytutu Fizyki i Technologii zaprezentowali pierwsze w historii nauki zdjęcia atomu. Aby uzyskać obrazy, naukowcy wykorzystali mikroskop elektronowy rejestrujący promieniowanie i pola (mikroskop elektronowy z emisją polową, FEEM). Fizycy umieścili kolejno dziesiątki atomów węgla w komorze próżniowej i przepuścili przez nie wyładowanie elektryczne o napięciu 425 woltów. Napromieniowanie ostatniego atomu łańcucha na ekran fosforowy umożliwiło uzyskanie obrazu chmury elektronów wokół jądra.

Chemia to nauka o substancjach i ich wzajemnych przemianach.

Substancje to substancje chemicznie czyste

Substancja chemicznie czysta to zbiór cząsteczek, które mają ten sam skład jakościowy i ilościowy oraz tę samą strukturę.

CH 3-O-CH 3 -

CH3-CH2-OH

Cząsteczka - najmniejsze cząstki substancji, które mają wszystkie jej właściwości chemiczne; cząsteczka składa się z atomów.

Atom jest chemicznie niepodzielną cząstką, z której powstają cząsteczki. (dla gazów szlachetnych cząsteczka i atom są takie same, He, Ar)

Atom to elektrycznie obojętna cząstka składająca się z dodatnio naładowanego jądra, wokół którego rozmieszczone są ujemnie naładowane elektrony zgodnie z ich ściśle określonymi prawami. Co więcej, całkowity ładunek elektronów jest równy ładunkowi jądra.

Jądro atomu składa się z dodatnio naładowanych protonów (p) i neutronów (n), które nie przenoszą żadnego ładunku. Powszechną nazwą neutronów i protonów są nukleony. Masa protonów i neutronów jest prawie taka sama.

Elektrony (e -) niosą ładunek ujemny równy ładunkowi protonu. Masa e wynosi w przybliżeniu 0,05% masy protonu i neutronu. Zatem cała masa atomu skupia się w jego jądrze.

Liczba p w atomie, równa ładunkowi jądra, nazywana jest liczbą kolejną (Z), ponieważ atom jest elektrycznie obojętny; liczba e jest równa liczbie p.

Liczba masowa (A) atomu to suma protonów i neutronów w jądrze. Odpowiednio liczba neutronów w atomie jest równa różnicy między A i Z (liczba masowa atomu i liczba atomowa) (N=A-Z).

17 35 Cl р=17, N=18, Z=17. 17р + , 18n 0 , 17е - .

Nukleony

O właściwościach chemicznych atomów decyduje ich struktura elektronowa (liczba elektronów), która jest równa liczbie atomowej (ładunek jądrowy). Dlatego wszystkie atomy o tym samym ładunku jądrowym zachowują się chemicznie w ten sam sposób i są obliczane jako atomy tego samego pierwiastka chemicznego.

Pierwiastek chemiczny to zbiór atomów o tym samym ładunku jądrowym. (110 pierwiastków chemicznych).

Atomy posiadające ten sam ładunek jądrowy mogą różnić się liczbą masową, co jest związane z różną liczbą neutronów w ich jądrach.

Atomy mające to samo Z, ale różne liczby masowe, nazywane są izotopami.

17 35 kl. 17 37 kl

Izotopy wodoru H:

Oznaczenie: 1 1 N 1 2 D 1 3 T

Nazwa: protium deuter tryt

Skład rdzenia: 1р 1р+1n 1р+2n

Prot i deuter są stabilne

Rozpady trytu (radioaktywne) Stosowane w bombach wodorowych.

Jednostka masy atomowej. Liczba Avogadro. Mol.

Masy atomów i cząsteczek są bardzo małe (około 10 -28 do 10 -24 g), aby w praktyce przedstawić te masy, warto wprowadzić własną jednostkę miary, co doprowadzi do wygodnej i znanej skali.

Ponieważ masa atomu jest skoncentrowana w jego jądrze, składającym się z protonów i neutronów o prawie równych masach, logiczne jest przyjęcie masy jednego nukleonu jako jednostki masy atomowej.

Zgodziliśmy się przyjąć jedną dwunastą izotopu węgla, który ma symetryczną budowę jądra (6p+6n), jako jednostkę masy atomów i cząsteczek. Jednostka ta nazywana jest jednostką masy atomowej (amu) i jest liczbowo równa masie jednego nukleonu. W tej skali masy atomów są bliskie wartościom całkowitym: He-4; Al-27; Ra-226 rano……

Obliczmy masę 1 amu w gramach.

1/12 (12°C) = =1,66*10 -24 g/mies

Obliczmy, ile amu zawiera się w 1g.

N A = 6,02 *-liczba Avogadra

Wynikowy stosunek nazywany jest liczbą Avogadra i pokazuje, ile amu zawiera się w 1g.

Masy atomowe podane w układzie okresowym wyrażone są w amu

Masa cząsteczkowa to masa cząsteczki wyrażona w amu i wyrażana jako suma mas wszystkich atomów tworzących daną cząsteczkę.

m(1 cząsteczka H2SO4)= 1*2+32*1+16*4= 98 a.u.

Aby przejść od amu do 1 g, co jest praktycznie stosowane w chemii, wprowadzono częściowe obliczanie ilości substancji, przy czym każda porcja zawierała liczbę N A jednostek strukturalnych (atomów, cząsteczek, jonów, elektronów). W tym przypadku masa takiej części, zwanej 1 molem, wyrażona w gramach, jest liczbowo równa masie atomowej lub cząsteczkowej wyrażonej w amu.

Znajdźmy masę 1 mola H 2 SO 4:

M(1 mol H2SO4)=

98a.m*1,66**6,02*=

Jak widać masy cząsteczkowe i molowe są liczbowo równe.

1 mol– ilość substancji zawierająca liczbę Avogadra jednostek strukturalnych (atomów, cząsteczek, jonów).

Masa cząsteczkowa (M)- masa 1 mola substancji wyrażona w gramach.

Ilość substancji - V (mol); masa substancji m(g); masa molowa M(g/mol) - powiązana zależnością: V=;

2H 2O+ O 2 2H 2 O

2 mole 1 mol

2.Podstawowe prawa chemii

Prawo stałości składu substancji – substancja chemicznie czysta, niezależnie od sposobu jej przygotowania, ma zawsze stały skład jakościowy i ilościowy.

CH3+2O2=CO2+2H2O

NaOH+HCl=NaCl+H2O

Substancje o stałym składzie nazywane są daltonitami. Wyjątkiem są substancje o niezmienionym składzie - bertolity (tlenki, węgliki, azotki)

Prawo zachowania masy (Łomonosow) - masa substancji wchodzących w reakcję jest zawsze równa masie produktów reakcji. Wynika z tego, że atomy podczas reakcji nie znikają i nie powstają, przechodzą z jednej substancji do drugiej. Na tej podstawie dobiera się współczynniki w równaniu reakcji chemicznej, przy czym liczba atomów każdego pierwiastka po lewej i prawej stronie równania musi być równa.

Prawo równoważności - w reakcje chemiczne substancje reagują i powstają w ilościach równych równoważnikom (Ile równoważników jednej substancji zostaje zużytych, dokładnie tyle samo równoważników zostaje zużytych lub utworzonych przez inną substancję).

Równoważna to ilość substancji, która podczas reakcji dodaje, zastępuje lub uwalnia jeden mol atomów (jonów) H. Masa równoważna wyrażona w gramach nazywana jest masą równoważną (E).

Przepisy gazowe

Prawo Daltona - ciśnienie całkowite mieszaniny gazów jest równe sumie ciśnień cząstkowych wszystkich składników mieszaniny gazów.

Prawo Avogadro: W równych objętościach różnych gazów znajdujących się w tych samych warunkach znajduje się jednakowa liczba cząsteczek.

Skutek: jeden mol dowolnego gazu w normalnych warunkach (t=0 stopni lub 273K i P=1 atmosfera lub 101255 paskali lub 760 mm Hg. Kol.) zajmuje V=22,4 litra.

V, które zajmuje jeden mol gazu, nazywa się objętością molową Vm.

Znając objętość gazu (mieszaniny gazów) i Vm w danych warunkach, łatwo jest obliczyć ilość gazu (mieszaniny gazów) = V/Vm.

Równanie Mendelejewa-Clapeyrona wiąże ilość gazu z warunkami, w jakich jest on znajdowany. pV=(m/M)*RT= *RT

Korzystając z tego równania, wszystkie wielkości fizyczne muszą być wyrażone w SI: p-ciśnienie gazu (paskale), V-objętość gazu (litry), m-masa gazu (kg), M-masa molowa (kg/mol), T- temperatura w skali absolutnej (K), Nu – ilość gazu (mol), R – stała gazowa = 8,31 J/(mol*K).

D - gęstość względna jednego gazu w porównaniu do drugiego - stosunek gazu M do gazu M, wybrany standardowo, pokazuje, ile razy jeden gaz jest cięższy od drugiego D = M1 / ​​M2.

Metody wyrażania składu mieszaniny substancji.

Ułamek masowy W - stosunek masy substancji do masy całej mieszaniny W=((m mieszaniny)/(m roztworu))*100%

Ułamek molowy æ to stosunek liczby substancji do całkowitej liczby wszystkich substancji. w mieszance.

Większość pierwiastków chemicznych w przyrodzie występuje w postaci mieszaniny różnych izotopów; Znając skład izotopowy pierwiastka chemicznego, wyrażony w ułamkach molowych, oblicza się średnią ważoną wartość masy atomowej tego pierwiastka, którą przelicza się na ISHE. А= Σ (æi*Аi)= æ1*А1+ æ2*А2+…+ æn*Аn, gdzie æi jest ułamkiem molowym i-tego izotopu, Аi jest masą atomową i-tego izotopu.

Udział objętościowy (φ) to stosunek Vi do objętości całej mieszaniny. φi=Vi/VΣ

Znając skład objętościowy mieszaniny gazów, oblicza się Mav mieszaniny gazów. Мср= Σ (φi*Mi)= φ1*М1+ φ2*М2+…+ φn*Мn