Định nghĩa hiện đại về nguyên tử. Nguyên tử là gì? Nó bao gồm những bộ phận nào và khối lượng của nó được đo như thế nào?

Năm 1913 người Đan Mạch nhà vật lý Niels Bohrđề xuất lý thuyết của ông về cấu trúc nguyên tử. Ông lấy mô hình hành tinh nguyên tử do nhà vật lý Rutherford phát triển làm cơ sở. Trong đó, nguyên tử được ví như những vật thể của vũ trụ vĩ mô - một hệ hành tinh, nơi các hành tinh chuyển động theo những quỹ đạo xung quanh ngôi sao lớn. Tương tự, trong mô hình hành tinh của nguyên tử, các electron chuyển động theo quỹ đạo xung quanh một hạt nhân nặng nằm ở trung tâm.

Bohr đưa ý tưởng lượng tử hóa vào lý thuyết nguyên tử. Theo đó, các electron chỉ có thể chuyển động theo những quỹ đạo cố định tương ứng với những mức năng lượng nhất định. Chính mô hình của Bohr đã trở thành cơ sở cho việc tạo ra mô hình cơ học lượng tử hiện đại của nguyên tử. Trong mô hình này, hạt nhân nguyên tử, bao gồm các proton tích điện dương và neutron không tích điện, cũng được bao quanh bởi các electron tích điện âm. Tuy nhiên, theo cơ học lượng tử, không thể xác định bất kỳ quỹ đạo hoặc quỹ đạo chuyển động chính xác nào của một electron - chỉ có một vùng chứa các electron có mức năng lượng tương tự.

Bên trong nguyên tử có gì?

Nguyên tử được tạo thành từ các electron, proton và neutron. Neutron được phát hiện sau khi các nhà vật lý phát triển mô hình hành tinh của nguyên tử. Chỉ đến năm 1932, khi tiến hành một loạt thí nghiệm, James Chadwick mới phát hiện ra các hạt không mang điện. Sự vắng mặt của điện tích được xác nhận bởi thực tế là những hạt này không phản ứng gì với trường điện từ.

Bản thân hạt nhân của nguyên tử được hình thành bởi các hạt nặng - proton và neutron: mỗi hạt này nặng hơn gần hai nghìn lần so với electron. Proton và neutron cũng có kích thước tương tự nhau, nhưng proton có điện tích dương và neutron không có điện tích nào cả.

Đổi lại, proton và neutron bao gồm các hạt cơ bản gọi là quark. Trong vật lý hiện đại, quark là hạt cơ bản nhỏ nhất của vật chất.

Kích thước của nguyên tử lớn hơn nhiều lần so với kích thước của hạt nhân. Nếu bạn phóng to một nguyên tử lên kích thước bằng một sân bóng đá, thì kích thước hạt nhân của nó có thể tương đương với kích thước của một quả bóng tennis ở giữa một sân bóng như vậy.

Trong tự nhiên, có nhiều nguyên tử khác nhau về kích thước, khối lượng và các đặc tính khác. Tập hợp các nguyên tử cùng loại được gọi là nguyên tố hóa học. Ngày nay, hơn một trăm nguyên tố hóa học đã được biết đến. Các nguyên tử của chúng khác nhau về kích thước, khối lượng và cấu trúc.

Electron bên trong nguyên tử

Các electron mang điện tích âm di chuyển xung quanh hạt nhân nguyên tử, tạo thành một loại đám mây. Hạt nhân khổng lồ thu hút các electron, nhưng năng lượng của chính các electron cho phép chúng “chạy trốn” xa hơn khỏi hạt nhân. Như vậy, năng lượng của electron càng cao thì nó càng ở xa hạt nhân.

Giá trị năng lượng của electron không thể tùy ý; nó tương ứng với một tập hợp các mức năng lượng được xác định rõ ràng trong nguyên tử. Tức là năng lượng của electron thay đổi đột ngột từ cấp này sang cấp khác. Theo đó, một electron chỉ có thể di chuyển trong một lớp vỏ electron giới hạn tương ứng với mức năng lượng này hoặc mức năng lượng khác - đây là ý nghĩa của các định đề Bohr.

Nhận được nhiều năng lượng hơn, electron “nhảy” lên lớp cao hơn từ hạt nhân, bị mất năng lượng - ngược lại, xuống lớp thấp hơn. Do đó, đám mây electron xung quanh hạt nhân được sắp xếp theo dạng nhiều lớp “được cắt lát”.

Lịch sử các ý tưởng về nguyên tử

Bản thân từ “nguyên tử” xuất phát từ tiếng Hy Lạp “không thể phân chia” và quay trở lại ý tưởng của các nhà triết học Hy Lạp cổ đại về phần nhỏ nhất không thể phân chia được của vật chất. Vào thời Trung cổ, các nhà hóa học tin rằng một số chất không thể chia nhỏ thêm thành các thành phần cấu thành của chúng. Những hạt vật chất nhỏ nhất này được gọi là nguyên tử. Năm 1860, tại hội nghị quốc tế của các nhà hóa học ở Đức, định nghĩa này chính thức được đưa vào khoa học thế giới.

TRONG cuối thế kỷ XIX- Vào đầu thế kỷ 20, các nhà vật lý đã phát hiện ra các hạt hạ nguyên tử và người ta thấy rõ rằng nguyên tử trên thực tế không thể phân chia được. Các lý thuyết ngay lập tức được đưa ra về cơ cấu nội bộ nguyên tử, một trong số đó là mô hình Thomson hay mô hình “bánh pudding nho khô”. Theo mô hình này, các electron nhỏ được đặt bên trong một vật thể nặng, tích điện dương, giống như nho khô bên trong chiếc bánh pudding. Tuy nhiên, các thí nghiệm thực tế của nhà hóa học Rutherford đã bác bỏ mô hình này và đưa ông đến việc tạo ra mô hình hành tinh của nguyên tử.

Sự phát triển mô hình hành tinh của Bohr, cùng với việc phát hiện ra neutron vào năm 1932, đã hình thành cơ sở cho lý thuyết hiện đại về cấu tạo của nguyên tử. Các giai đoạn tiếp theo trong quá trình phát triển kiến ​​thức về nguyên tử đã gắn liền với vật lý của các hạt cơ bản: quark, lepton, neutrino, photon, boson và các hạt khác.

Lấy bất kỳ đồ vật nào, ít nhất là một cái thìa. Đặt nó xuống - nó nằm yên, không cử động. Chạm vào nó - kim loại lạnh lẽo, bất động.

Nhưng trên thực tế, chiếc thìa, giống như mọi thứ xung quanh chúng ta, đều bao gồm những hạt nhỏ - nguyên tử, ở giữa cái nào lớn những khoảng trống. Các phân tử luôn lắc lư và dao động.

Tại sao chiếc thìa lại cứng nếu các nguyên tử trong nó được sắp xếp tự do và luôn chuyển động? Thực tế là họ dường như được gắn chặt với nhau bởi các lực lượng đặc biệt. Và khoảng cách giữa chúng, mặc dù lớn hơn nhiều so với bản thân các nguyên tử, nhưng vẫn không đáng kể và chúng ta không thể nhận thấy chúng.

Các nguyên tử thì khác - có 92 loại nguyên tử trong tự nhiên. Mọi thứ trên thế giới đều được xây dựng từ chúng, giống như từ 32 chữ cái - tất cả các từ trong tiếng Nga. Các nhà khoa học đã tạo ra 12 loại nguyên tử khác một cách nhân tạo.

Con người đã biết đến sự tồn tại của nguyên tử từ lâu. Hơn hai nghìn năm trước ở Hy Lạp cổ đại Có một nhà khoa học vĩ đại, Democritus, người tin rằng toàn bộ thế giới bao gồm các hạt nhỏ. Ông gọi chúng là “atomos”, trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là “không thể phân chia”.

Phải mất một thời gian dài các nhà khoa học mới chứng minh được nguyên tử thực sự tồn tại. Điều này đã xảy ra vào cuối thế kỷ trước. Và sau đó hóa ra tên của họ là một sai lầm. Chúng không thể phân chia được: một nguyên tử còn bao gồm những hạt nhỏ hơn nữa. Các nhà khoa học gọi chúng là hạt cơ bản.

Đây là một nghệ sĩ đang vẽ một nguyên tử. Ở giữa là lõi, xung quanh đó, giống như các hành tinh quay quanh Mặt trời, những quả bóng nhỏ chuyển động - . Cốt lõi cũng không vững chắc. Nó bao gồm các hạt hạt nhân - proton và neutron.

Đó là những gì chúng tôi vừa nghĩ gần đây. Nhưng sau đó người ta thấy rõ rằng các hạt nguyên tử không giống như những quả bóng. Hóa ra nguyên tử có cấu trúc đặc biệt. Nếu bạn thử tưởng tượng xem hạt trông như thế nào, bạn có thể nói rằng electron giống như một đám mây. Những đám mây như vậy bao quanh lõi theo từng lớp. Và các hạt hạt nhân cũng là một loại mây.

Các loại nguyên tử khác nhau có số electron, proton và neutron khác nhau. Các tính chất của nguyên tử phụ thuộc vào điều này.

Thật dễ dàng để phân chia một nguyên tử. Các electron dễ dàng tách ra khỏi hạt nhân và có cuộc sống độc lập. Ví dụ, điện trong dây có sự chuyển động của các electron độc lập đó.

Nhưng cốt lõi là cực kỳ mạnh mẽ. Các proton và neutron trong đó liên kết chặt chẽ với nhau bởi các lực đặc biệt. Vì vậy, rất khó để phá vỡ lõi. Nhưng mọi người đã học cách làm điều đó và đạt được nó. Chúng ta đã học cách thay đổi số lượng hạt trong hạt nhân và do đó biến đổi một số nguyên tử thành những nguyên tử khác và thậm chí tạo ra các nguyên tử mới.

Nghiên cứu nguyên tử rất khó: các nhà khoa học đòi hỏi sự khéo léo và tháo vát phi thường. Rốt cuộc, ngay cả kích thước của nó cũng khó có thể tưởng tượng được: trong một vi khuẩn mà mắt thường không nhìn thấy được có hàng tỷ nguyên tử, nhiều hơn cả số người trên Trái đất. Tuy nhiên, các nhà khoa học đang đạt được mục tiêu của mình, họ có thể đo và so sánh trọng lượng của tất cả các nguyên tử và các hạt tạo nên nguyên tử, họ phát hiện ra rằng một proton hoặc neutron nặng hơn gần hai nghìn lần so với một electron, họ phát hiện ra và tiếp tục khám phá nhiều bí mật nguyên tử khác.

Con người hiện đại liên tục nghe thấy những cụm từ có chứa từ phái sinh của từ “nguyên tử”. Đây là năng lượng, một nhà máy điện, một quả bom. Một số coi đó là điều đương nhiên và một số đặt câu hỏi: “Nguyên tử là gì?”

Từ này có nghĩa là gì?

Nó có nguồn gốc từ Hy Lạp cổ đại. Xuất phát từ "atomos", trong đó dịch sát nghĩa có nghĩa là "không bị cắt".

Ai đó đã phần nào quen thuộc với vật lý nguyên tử sẽ phẫn nộ: "Sao nó lại "không bị cắt"? Nó bao gồm một số loại hạt!" Vấn đề là cái tên này xuất hiện khi các nhà khoa học chưa biết rằng nguyên tử không phải là hạt nhỏ nhất.

Sau khi chứng minh thực nghiệm về thực tế này, người ta quyết định không thay đổi tên thông thường. Và vào năm 1860 họ bắt đầu gọi "nguyên tử" hạt nhỏ nhất, có tất cả các tính chất nguyên tố hóa học mà nó đề cập đến.

Cái gì lớn hơn một nguyên tử và nhỏ hơn nó?

Phân tử luôn lớn hơn. Nó được hình thành từ một số nguyên tử và là hạt vật chất nhỏ nhất.

Nhưng những hạt nhỏ hơn là những hạt cơ bản. Ví dụ, electron và proton, neutron và quark. Hiện có rất nhiều trong số họ.

Rất nhiều điều đã được nói về anh ấy. Nhưng vẫn chưa rõ nguyên tử là gì.

Anh ấy thực sự là gì?

Câu hỏi làm thế nào để biểu diễn một mô hình nguyên tử đã khiến các nhà khoa học bận tâm từ lâu. Ngày nay, phương án do E. Rutherford đề xuất và N. Bohr hoàn thiện đã được chấp nhận. Theo đó, nguyên tử được chia thành hai phần: hạt nhân và đám mây điện tử.

Phần lớn khối lượng của nguyên tử tập trung ở tâm của nó. Hạt nhân bao gồm neutron và proton. Và các electron trong nguyên tử nằm ở vị trí khá Khoảng cách tuyệt vời từ trung tâm. Hóa ra một cái gì đó tương tự như hệ mặt trời. Ở trung tâm, giống như Mặt trời, là lõi và các electron quay xung quanh nó theo quỹ đạo của chúng, giống như các hành tinh. Đó là lý do tại sao mô hình này thường được gọi là mô hình hành tinh.

Điều thú vị là hạt nhân và electron chiếm rất ít không gian so với kích thước tổng thể nguyên tử. Hóa ra có một cái lõi nhỏ ở trung tâm. Sau đó là sự trống rỗng. Một khoảng trống rất lớn. Và sau đó là một dải hẹp các electron nhỏ.

Các nhà khoa học chưa đạt được ngay mô hình nguyên tử này. Trước đó, nhiều giả định đã được đưa ra nhưng đã bị các thí nghiệm bác bỏ.

Một trong những ý tưởng này là mô tả nguyên tử như một vật thể rắn mang điện tích dương. Và người ta đề xuất đặt các electron trong nguyên tử khắp cơ thể này. Ý tưởng này được đưa ra bởi J. Thomson. Mô hình nguyên tử của ông còn được gọi là "Pudding nho khô". Mô hình rất giống món ăn này.

Nhưng nó không thể đứng vững được vì nó không thể giải thích được một số tính chất của nguyên tử. Đó là lý do cô bị từ chối.

Nhà khoa học Nhật Bản H. Nagaoka, khi được hỏi nguyên tử là gì, đã đề xuất một mô hình như vậy. Theo ông, hạt này có nét tương đồng mơ hồ với hành tinh Sao Thổ. Có một hạt nhân ở trung tâm và các electron quay xung quanh nó theo các quỹ đạo nối thành một vòng. Mặc dù mô hình không được chấp nhận nhưng một số điều khoản của nó đã được sử dụng trong sơ đồ hành tinh.

Về những con số liên quan đến nguyên tử

Đầu tiên về đại lượng vật lý. Tổng điện tích của nguyên tử luôn là bằng 0. Điều này là do số lượng electron và proton trong đó là như nhau. Và điện tích của chúng có cùng độ lớn và có dấu hiệu trái dấu.

Các tình huống thường phát sinh khi một nguyên tử mất electron hoặc ngược lại, thu hút thêm các electron. Trong những tình huống như vậy người ta nói rằng nó đã trở thành một ion. Và điện tích của nó phụ thuộc vào những gì xảy ra với các electron. Nếu số lượng của chúng giảm thì điện tích của ion là dương. Khi có nhiều electron hơn mức cần thiết, ion sẽ trở nên âm.

Bây giờ về hóa học. Khoa học này, không giống khoa học nào khác, mang lại sự hiểu biết sâu sắc nhất về nguyên tử là gì. Xét cho cùng, ngay cả bảng chính được nghiên cứu trong đó cũng dựa trên thực tế là các nguyên tử được sắp xếp trong đó theo một thứ tự nhất định. Đó là về về bảng tuần hoàn.

Trong đó, mỗi nguyên tố được gán một số cụ thể, gắn liền với số proton trong hạt nhân. Nó thường được ký hiệu bằng chữ z.

Giá trị tiếp theo là số khối. Nó bằng tổng số proton và neutron tìm thấy trong hạt nhân nguyên tử. Nó thường được ký hiệu bằng chữ A.

Hai số được chỉ ra có liên hệ với nhau theo phương trình sau:

A = z + N.

Ở đây N là số nơtron trong hạt nhân nguyên tử.

Một đại lượng quan trọng khác là khối lượng của nguyên tử. Để đo lường nó, một giá trị đặc biệt đã được đưa ra. Nó được viết tắt: a.e.m. Và nó được đọc như một đơn vị khối lượng nguyên tử. Dựa trên đơn vị này, ba hạt tạo nên tất cả các nguyên tử của Vũ trụ có khối lượng:

Những giá trị này thường cần thiết khi giải các bài toán hóa học.

Một nguyên tử được tạo thành từ hạt nhân nguyên tử và electron. Nếu số lượng proton trong hạt nhân trùng với số lượng electron thì toàn bộ nguyên tử trung hòa về điện. Mặt khác, nó có điện tích dương hoặc âm nào đó và được gọi là ion.Trong một số trường hợp, nguyên tử chỉ được hiểu là hệ thống trung hòa về điện trong đó điện tích của hạt nhân bằng tổng điện tích của các electron, do đó tương phản chúng với điện tích ion.

Cốt lõi, mang gần như toàn bộ khối lượng (hơn 99,9%) của một nguyên tử, bao gồm các proton tích điện dương và neutron không tích điện liên kết với nhau thông qua tương tác mạnh. Nguyên tử được phân loại theo số proton và neutron trong hạt nhân: số proton Z tương ứng với số seri nguyên tử trong bảng tuần hoàn và xác định nó thuộc về một nguyên tố hóa học nhất định và số lượng neutron N - một đồng vị cụ thể của nguyên tố này. Số Z cũng xác định điện tích dương (Ze) của hạt nhân nguyên tử và số lượng electron trong nguyên tử trung tính, xác định kích thước của nó.

nguyên tử nhiều loại khác nhau với số lượng khác nhau, được kết nối bằng liên kết tương tác nguyên tử, tạo thành các phân tử.

Tính chất của nguyên tử

Theo định nghĩa, hai nguyên tử bất kỳ có cùng số proton trong hạt nhân đều thuộc cùng một nguyên tố hóa học. Các nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron được gọi là đồng vị của một nguyên tố nhất định. Ví dụ, nguyên tử hydro luôn chứa một proton, nhưng có những đồng vị không có neutron (hydro-1, đôi khi còn gọi là protium - dạng phổ biến nhất), có một neutron (deuterium) và hai neutron (tritium). Các nguyên tố đã biết tạo thành một chuỗi tự nhiên liên tục theo số lượng proton trong hạt nhân, bắt đầu bằng nguyên tử hydro có một proton và kết thúc bằng nguyên tử ununoctium, có 118 proton trong hạt nhân. Tất cả các đồng vị của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, bắt đầu bằng số 83 (bismuth), đều có tính phóng xạ.

Cân nặng

Vì proton và neutron đóng góp lớn nhất vào khối lượng của nguyên tử nên tổng số hạt này được gọi là số khối. Khối lượng nghỉ của nguyên tử thường được biểu thị bằng đơn vị khối lượng nguyên tử (amu), còn được gọi là dalton (Da). Đơn vị này được định nghĩa là 1⁄12 phần khối lượng còn lại của nguyên tử cacbon-12 trung tính, xấp xỉ bằng 1,66 × 10−24 g. Hydro-1 là đồng vị nhẹ nhất của hydro và là nguyên tử có khối lượng nhỏ nhất, có trọng lượng nguyên tử khoảng 1,007825 a. e.m. Khối lượng của một nguyên tử xấp xỉ bằng tích của số khối trên một đơn vị khối lượng nguyên tử. Đồng vị ổn định nặng nhất là chì-208 với khối lượng 207,9766521 a. ăn.

Vì khối lượng của ngay cả những nguyên tử nặng nhất tính theo đơn vị thông thường (ví dụ: gam) cũng rất nhỏ, nên mol được sử dụng trong hóa học để đo những khối lượng này. Theo định nghĩa, một mol của bất kỳ chất nào đều chứa cùng số nguyên tử (khoảng 6,022·1023). Số này (số Avogadro) được chọn sao cho khối lượng của một phần tử là 1 a. ví dụ, thì một mol nguyên tử của nguyên tố này sẽ có khối lượng là 1 g. Ví dụ, cacbon có khối lượng là 12 a. e.m., vậy 1 mol cacbon nặng 12 g.

Kích cỡ

Các nguyên tử không có ranh giới bên ngoài được xác định rõ ràng nên kích thước của chúng được xác định bởi khoảng cách giữa hạt nhân của các nguyên tử lân cận đã hình thành liên kết hóa học (bán kính cộng hóa trị) hoặc bằng khoảng cách đến quỹ đạo electron ổn định xa nhất trong lớp vỏ electron của nguyên tử này. nguyên tử (Bán kính nguyên tử). Bán kính phụ thuộc vào vị trí của nguyên tử trong bảng tuần hoàn, loại liên kết hóa học, số nguyên tử ở gần (số phối trí) và tính chất cơ học lượng tử gọi là spin. Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố, kích thước của nguyên tử tăng khi bạn di chuyển xuống một cột và giảm khi bạn di chuyển xuống một hàng từ trái sang phải. Theo đó, nguyên tử nhỏ nhất là nguyên tử helium có bán kính 32 pm, và lớn nhất là nguyên tử Caesium (225 pm). Những kích thước này nhỏ hơn hàng nghìn lần so với bước sóng của ánh sáng khả kiến ​​(400-700 nm), do đó không thể nhìn thấy các nguyên tử bằng kính hiển vi quang học. Tuy nhiên, từng nguyên tử có thể được quan sát bằng kính hiển vi quét đường hầm.

Sự nhỏ bé của nguyên tử được thể hiện qua các ví dụ sau. Tóc người dày hơn một triệu lần so với nguyên tử cacbon. Một giọt nước chứa 2 sextillion (2 1021) nguyên tử oxy và số nguyên tử hydro gấp đôi. Một carat kim cương nặng 0,2 g bao gồm 10 tỷ tỷ nguyên tử cacbon. Nếu một quả táo có thể được phóng to bằng kích thước của Trái đất thì các nguyên tử sẽ đạt kích thước ban đầu của quả táo.

Các nhà khoa học từ Viện Vật lý và Công nghệ Kharkov đã trình bày những bức ảnh đầu tiên về nguyên tử trong lịch sử khoa học. Để thu được hình ảnh, các nhà khoa học đã sử dụng kính hiển vi điện tử ghi lại bức xạ và trường (kính hiển vi điện tử phát xạ trường, FEEM). Các nhà vật lý lần lượt đặt hàng chục nguyên tử carbon vào buồng chân không và cho dòng điện 425 volt chạy qua chúng. Sự bức xạ của nguyên tử cuối cùng trong chuỗi lên màn phốt pho giúp có thể thu được hình ảnh của đám mây electron xung quanh hạt nhân.

Hóa học là khoa học về các chất và sự biến đổi của chúng thành nhau.

Chất là những chất tinh khiết về mặt hoá học

Chất tinh khiết về mặt hóa học là tập hợp các phân tử có cùng thành phần định tính, định lượng và có cùng cấu trúc.

CH 3 -O-CH 3 -

CH 3 -CH 2 -OH

Phân tử - các hạt nhỏ nhất của một chất có tất cả các tính chất hóa học của nó; một phân tử được tạo thành từ các nguyên tử.

Nguyên tử là một hạt không thể phân chia về mặt hóa học, từ đó các phân tử được hình thành. (đối với khí hiếm thì phân tử và nguyên tử giống nhau, He, Ar)

Nguyên tử là một hạt trung hòa về điện bao gồm một hạt nhân tích điện dương xung quanh đó các electron mang điện tích âm được phân bố theo các định luật xác định chặt chẽ của chúng. Hơn nữa, tổng điện tích của các electron bằng điện tích của hạt nhân.

Hạt nhân của nguyên tử bao gồm các proton tích điện dương (p) và neutron (n) không mang điện tích. Tên gọi chung của neutron và proton là nucleon. Khối lượng của proton và neutron gần như bằng nhau.

Các electron (e -) mang điện tích âm bằng điện tích của proton. Khối lượng của e xấp xỉ 0,05% khối lượng của proton và neutron. Do đó, toàn bộ khối lượng của nguyên tử tập trung ở hạt nhân của nó.

Số p trong nguyên tử, bằng điện tích của hạt nhân, được gọi là số sê-ri (Z), vì nguyên tử trung hòa về điện; số e bằng số p.

Số khối (A) của nguyên tử là tổng số proton và neutron có trong hạt nhân. Theo đó, số neutron trong một nguyên tử bằng hiệu giữa A và Z (số khối của nguyên tử và số hiệu nguyên tử) (N=A-Z).

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

nucleon

Tính chất hóa học của nguyên tử được xác định bởi cấu trúc điện tử (số electron) của chúng, bằng số hiệu nguyên tử (điện tích hạt nhân). Do đó, tất cả các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân đều hoạt động hóa học theo cùng một cách và được tính là các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học.

Nguyên tố hóa học là tập hợp các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân. (110 nguyên tố hóa học).

Các nguyên tử, có cùng điện tích hạt nhân, có thể khác nhau về số khối, điều này gắn liền với số neutron khác nhau trong hạt nhân của chúng.

Các nguyên tử có cùng Z nhưng khác số khối được gọi là đồng vị.

17 35Cl 17 37Cl

Đồng vị của hydro H:

Ký hiệu: 1 1 N 1 2 D 1 3 T

Tên: protium deuterium tritium

Thành phần cốt lõi: 1р 1р+1n 1р+2n

Protium và deuterium ổn định

Phân rã tritium (phóng xạ) Được sử dụng trong bom hydro.

Đơn vị khối lượng nguyên tử. Số avogadro. Mol.

Khối lượng của nguyên tử và phân tử rất nhỏ (khoảng 10 -28 đến 10 -24 g); để hiển thị những khối lượng này một cách thực tế, bạn nên đưa ra đơn vị đo lường của riêng mình, điều này sẽ dẫn đến một thang đo thuận tiện và quen thuộc.

Vì khối lượng của một nguyên tử tập trung ở hạt nhân của nó, bao gồm các proton và neutron có khối lượng gần như bằng nhau, nên sẽ hợp lý khi lấy khối lượng của một nucleon làm đơn vị khối lượng nguyên tử.

Chúng tôi đã đồng ý lấy 1/12 đồng vị carbon, có cấu trúc đối xứng của hạt nhân (6p+6n), làm đơn vị khối lượng của nguyên tử và phân tử. Đơn vị này được gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử (amu), về mặt số lượng nó bằng khối lượng của một nucleon. Ở thang đo này, khối lượng nguyên tử gần với giá trị nguyên: He-4; Al-27; Ra-226 a.u.m……

Hãy tính khối lượng của 1 amu tính bằng gam.

12/1 (12 C) = =1,66*10 -24 g/a.u.m

Hãy tính xem có bao nhiêu amu trong 1g.

N MỘT = 6,02 *-Số Avogadro

Tỷ lệ kết quả được gọi là số Avogadro và cho biết có bao nhiêu amu trong 1g.

Khối lượng nguyên tử trong Bảng tuần hoàn được biểu thị bằng amu

Khối lượng phân tử là khối lượng của một phân tử, biểu thị bằng amu và được tính bằng tổng khối lượng của tất cả các nguyên tử tạo thành một phân tử nhất định.

m(1 phân tử H 2 SO 4)= 1*2+32*1+16*4= 98 a.u.

Để chuyển từ amu sang 1 g, chất được sử dụng thực tế trong hóa học, người ta đã đưa ra một phép tính phần lượng của một chất, trong đó mỗi phần chứa số N A của các đơn vị cấu trúc (nguyên tử, phân tử, ion, electron). Trong trường hợp này, khối lượng của một phần như vậy, gọi là 1 mol, biểu thị bằng gam, bằng số với khối lượng nguyên tử hoặc phân tử biểu thị bằng amu.

Tìm khối lượng của 1 mol H 2 SO 4:

M(1 mol H 2 SO 4)=

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

Như bạn có thể thấy, khối lượng phân tử và mol bằng nhau về mặt số lượng.

1 nốt ruồi– lượng chất chứa số đơn vị cấu trúc Avogadro (nguyên tử, phân tử, ion).

Trọng lượng phân tử (M)- khối lượng của 1 mol chất, tính bằng gam.

Lượng chất - V (mol); khối lượng chất m(g); khối lượng mol M(g/mol) - liên hệ bởi quan hệ: V=;

2H 2 O+ O 2 2H 2 O

2 nốt ruồi 1 nốt ruồi

2. Các định luật cơ bản của hóa học

Quy luật về tính không đổi của thành phần của một chất - chất tinh khiết về mặt hóa học, bất kể phương pháp điều chế nào, luôn có thành phần định tính và định lượng không đổi.

CH3+2O2=CO2+2H2O

NaOH+HCl=NaCl+H2O

Các chất có thành phần không đổi được gọi là daltonite. Ngoại lệ, các chất có thành phần không thay đổi được biết đến - bertholit (oxit, cacbua, nitrua)

Định luật bảo toàn khối lượng (Lomonosov) - khối lượng các chất tham gia phản ứng luôn bằng khối lượng sản phẩm phản ứng. Từ đó, các nguyên tử không biến mất trong quá trình phản ứng và không được hình thành; chúng truyền từ chất này sang chất khác. Đây là cơ sở để lựa chọn hệ số trong phương trình phản ứng hóa học, số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở vế trái và vế phải của phương trình phải bằng nhau.

Luật tương đương - trong phản ứng hoá học các chất phản ứng và được tạo thành với số lượng bằng đương lượng (Có bao nhiêu đương lượng của một chất được tiêu thụ, chính xác số đương lượng đó được tiêu thụ hoặc được tạo thành từ một chất khác).

Tương đương là lượng một chất mà trong một phản ứng sẽ thêm, thay thế hoặc giải phóng một mol nguyên tử H (ion). Khối lượng tương đương tính bằng gam được gọi là khối lượng tương đương (E).

Định luật khí

Định luật Dalton - tổng áp suất của hỗn hợp khí bằng tổng áp suất riêng phần của tất cả các thành phần của hỗn hợp khí.

Định luật Avogadro: Những thể tích bằng nhau của các loại khí khác nhau trong cùng điều kiện đều chứa số lượng phân tử bằng nhau.

Hậu quả: một mol của bất kỳ chất khí nào trong điều kiện bình thường (t=0 độ hoặc 273K và P=1 atm hoặc 101255 Pascal hoặc 760 mm Hg. Col.) chiếm V=22,4 lít.

V chiếm một mol khí gọi là thể tích mol Vm.

Biết thể tích khí (hỗn hợp khí) và Vm ở điều kiện cho trước, dễ dàng tính được lượng khí (hỗn hợp khí) =V/Vm.

Phương trình Mendeleev-Clapeyron liên hệ lượng khí với các điều kiện mà nó được tìm thấy. pV=(m/M)*RT= *RT

Khi sử dụng phương trình này, tất cả các đại lượng vật lý phải được biểu thị bằng SI: áp suất khí p (pascal), thể tích khí V (lít), khối lượng m khí (kg), khối lượng mol M (kg/mol), T- nhiệt độ trên thang đo tuyệt đối (K), lượng khí Nu (mol), hằng số khí R = 8,31 J/(mol*K).

D - mật độ tương đối của một khí so với khí khác - tỷ lệ khí M và khí M, được chọn làm tiêu chuẩn, cho thấy một khí nặng hơn khí kia bao nhiêu lần D = M1 / ​​​​M2.

Các phương pháp biểu thị thành phần của hỗn hợp các chất.

Phần khối lượng W - tỷ lệ khối lượng của chất với khối lượng của toàn bộ hỗn hợp W=((m hỗn hợp)/(m dung dịch))*100%

Phần mol æ là tỉ số giữa số chất trên tổng số chất. trong hỗn hợp.

Hầu hết các nguyên tố hóa học trong tự nhiên đều tồn tại dưới dạng hỗn hợp các đồng vị khác nhau; Biết thành phần đồng vị của một nguyên tố hóa học, biểu thị bằng phân số mol, giá trị trung bình có trọng số của khối lượng nguyên tử của nguyên tố này được tính toán, giá trị này được chuyển đổi thành ISHE. А= Σ (æi*Аi)= æ1*А1+ æ2*А2+…+ æn*Аn, trong đó æi là phần mol của đồng vị thứ i, Аi là khối lượng nguyên tử của đồng vị thứ i.

Phần thể tích (φ) là tỷ lệ của Vi trên thể tích của toàn bộ hỗn hợp. φi=Vi/VΣ

Biết thành phần thể tích của hỗn hợp khí, tính được Mav của hỗn hợp khí. Мср= Σ (φi*Mi)= φ1*М1+ φ2*М2+…+ φn*Мn