Вчений, що сформулював атомно-молекулярне вчення. Атомно-молекулярне вчення – теоретичний фундамент хімії

Атомно-молекулярне вчення - Сукупність положень, аксіом і законів, які описують всі речовини як набір молекул, що складаються з атомів.

Давньогрецькі філософизадовго до початку нашої ери у своїх працях вже висували теорію існування атомів. Відкидаючи існування богів та потойбічних сил, вони намагалися пояснити всі незрозумілі та загадкові явищаприроди природними причинами– з'єднанням та роз'єднанням, взаємодією та змішуванням невидимих людському окучастинок – атомів. Але служителі церкви протягом багатьох століть переслідували прихильників і послідовників вчення про атоми, піддавали їх гонінням. Але через відсутність необхідних технічних пристосувань філософи давнини не могли скрупульозно вивчити природні явища, і під поняттям «атом» у них ховалося сучасне поняття"Молекула".

Лише у середині ХVIII століття великий російський вчений М.В. Ломоносів обґрунтував атомно-молекулярні уявлення у хімії.Основні положення його вчення викладено у роботі «Елементи математичної хімії»(1741 р.) та низці інших. Ломоносов назвав теорію корпускулярно-кінетичною теорією

М.В. Ломоносівчітко розмежовував два ступені у будові речовини: елементи (в сучасному розумінні– атоми) та корпускули (молекули). В основі його корпускулярно-кінетичної теорії (сучасного атомно-молекулярного вчення) лежить принцип перервності будови (дискретності) речовини: будь-яка речовина складається з окремих частинок.

1745 року М.В. Ломоносов писав:«Елемент є частиною тіла, яка не складається з якихось менших і відмінних між собою тіл… Корпускули є зібранням елементів в одну невелику масу. Вони однорідні, якщо складаються з однакового числаодних і тих самих елементів, з'єднаних однаковим чином. Корпускули різнорідні, коли елементи їх різні і з'єднані по-різному або в різному числі; від цього залежить нескінченна різноманітність тіл.

Молекулає найменшою частинкою речовини, що має всі його хімічні властивості. Речовини, що мають молекулярну структуру,складаються з молекул (більшість неметалів, органічні речовини). Значна частинанеорганічних речовин складається з атомів(атомні грати кристала) або іонів (іонна структура). До таких речовин відносяться оксиди, сульфіди, різні солі, алмаз, метали, графіт та ін. Носієм хімічних властивостей у цих речовинах є комбінація елементарних частинок(іони або атоми), тобто кристал є гігантською молекулою.

Молекули складаються з атомів. атом– найдрібніша, далі хімічно неподільна складова частинамолекули.

Виходить, молекулярна теорія пояснює фізичні явища, що відбуваються із речовинами. Вчення про атоми допомагає молекулярної теорії при поясненні хімічних явищ. Обидві ці теорії – молекулярна та атомна – поєднуються в атомно-молекулярне вчення. Сутність цього вчення можна сформулювати у вигляді кількох законів та положень:

1. речовини складаються з атомів;
2. при взаємодії атомів утворюються прості та складні молекули;
3. при фізичних явищмолекули зберігаються, їхній склад не змінюється; при хімічних – руйнуються, їхній склад змінюється;
4. молекули речовин складаються з атомів; при хімічних реакціяхатоми на відміну молекул зберігаються;
5. атоми одного елемента подібні один до одного, але відрізняються від атомів будь-якого іншого елемента;
6. хімічні реакції полягають в утворенні нових речовин з тих самих атомів, з яких складалися вихідні речовини.

Завдяки своїй атомно-молекулярній теорії М.В. Ломоносов по праву вважається родоначальником наукової хімії.

blog.сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.

Матеріал із Юнциклопедії

Провідною ідеєю атомно-молекулярного вчення, що становить фундамент сучасної фізики, хімії та природознавства, є ідея дискретності (перервності будови) речовини.

Перші уявлення про те, що речовина складається з окремих неподільних частинок, з'явилися в давнинуі спочатку розроблялися у руслі загальних філософських уявленьпро світ. Наприклад, деякі філософські школи Стародавню Індію(I тис. до зв. е.) визнавали як існування первинних неподільних частинок речовини (ану), а й їхню здатність з'єднуватися друг з одним, утворюючи нові частки. Аналогічні вчення існували й інших країнах стародавнього світу. Найбільшу популярність і вплив на подальший розвиток науки справила давньогрецька атомістика, творцями якої були Левкіпп (V ст. до н. е.) і Демокріт (нар. бл. 460 до н. е.. - ум. бл. 370 до н. е.). ). «Причинами всіх речей, - писав давньогрецький філософ і вчений Аристотель (384-322 до н. Е..), Викладаючи демокритівське вчення, - є певні відмінності в атомах. А відмінностей цих три: форма, порядок та становище». У роботах самого Аристотеля зустрічається важливе поняттяпро міксис - однорідне з'єднання, утворене з різних речовин. Пізніше давньогрецький філософ-матеріаліст Епікур (342–341 до н. е. – 271–270 до н. е.) запровадив поняття про масу атомів та їхню здатність до мимовільного відхилення під час руху.

Важливо відзначити, що, на думку багатьох давньогрецьких учених, складне тіло - це проста суміш атомів , а якісно нове цілісне освіту, наділене новими властивостями. Однак у греків ще не виробилося поняття про особливі «багатоатомні» частинки - молекули, проміжні між атомами і складними тілами, які були найдрібнішими носіями властивостей тіл.

У середні віки спостерігалося різке ослаблення інтересу до античного атомізму. Церква звинувачувала давньогрецьку філософські вченняу твердженні того, що світ виник із випадкових поєднань атомів, а не з волі божої, як того вимагала християнська догма.

У XVI-XVII ст. в обстановці загальнокультурного та наукового підйому починається відродження атомізму. У цей період передові вчені різних країн: Г. Галілей (1564-1642) в Італії, П. Гассенді (1592-1655) у Франції, Р. Бойль (1627-1691) в Англії та інші - проголосили принцип: не шукати істину в Святе Письмо, а «безпосередньо» читати книгу природи

П. Гассенді та Р. Бойлю належить головна заслуга у подальшій розробці античної атомістики. Гасенді ввів поняття про молекулу, під якою він розумів якісно нову освіту, складену шляхом з'єднання кількох атомів. Широку програму створення корпускулярної філософії природи запропонував Р. Бойль. Світ корпускул, їхній рух і «сплетіння», на думку англійського вченого, дуже складні. Світ загалом та його дрібні частинки- це доцільно влаштовані механізми. Корпускули Бойля – це вже не первинні недробні атоми античних філософіва складне ціле, здатне змінювати свою будову шляхом руху.

«Відколи я прочитав Бойля,- писав М. У. Ломоносов,- мною опанувало пристрасне бажання досліджувати дрібні частки». Великий російський учений М. В. Ломоносов (1711-1765) розвинув і обґрунтував вчення про матеріальні атоми та корпускули. Він приписував атомам як неподільність, а й активне початок - здатність до руху і взаємодії. «Нечутливі частки мають відрізнятися масою, фігурою, рухом, силою інерції чи розташуванням». Корпускули однорідних тіл, по Ломоносову, «складаються з однакового числа тих самих елементів, з'єднаних однаковим чином… Корпускули різнорідні, коли їх різні чи з'єднані по-різному чи різному числе». Лише тому, що вивчення масових відносин у початку XVIIIв. тільки починалося, Ломоносов не зміг створити кількісне атомно-молекулярне вчення.

Це зробив англійський учений Д. Дальтон (1766-1844). Він розглядав атом як найдрібнішу частинку хімічного елемента, що відрізняється від атомів інших елементів насамперед масою. Хімічна сполука, за його вченням, є сукупністю «складних» (або «складових») атомів, що містять певні, характерні лише для даної складної речовини кількості атомів кожного елемента. Англійський вчений склав першу таблицю атомних мас, але через те, що його уявлення про склад молекул найчастіше спиралися на довільні припущення, що ґрунтуються на принципі «найбільшої простоти» (наприклад, для води він прийняв формулу ВІН), ця таблиця виявилася неточною.

Крім того, у першій половині ХІХ ст. багато хіміків не вірили у можливість визначення істинних атомних мас і воліли користуватися еквівалентами, які можна було знайти експериментально. Тому одному й тому з'єднанню приписувалися різні формули, а це вело до встановлення неправильних атомних і молекулярних мас.

Одними з перших, хто розпочав боротьбу за реформу теоретичної хімії, були французькі вчені Ш. Жерар (1816–1856) та О. Лоран (1807–1853), які створили правильну систему атомних мас та хімічних формул. У 1856 р. російський вчений Д. І. Менделєєв (1834-1907), а потім незалежно від нього італійський хімік С. Канніццаро ​​(1826 - 1910) запропонували метод обчислення молекулярної маси сполук за подвоєною щільністю їх парів щодо водню. До 1860 р. цей метод визначився у хімії, що мало вирішальне значеннядля утвердження атомно-молекулярної теорії. У своєму виступі на Міжнародному конгресі хіміків у Карлсруе (1860) Канніццаро ​​переконливо довів правильність ідей Авогадро, Жерара та Лорана, необхідність їх прийняття правильного визначенняатомних та молекулярних мас та складу хімічних сполук. Завдяки роботам Лорана і Канніццаро ​​хіміки усвідомили різницю між тією формою, в якій елемент існує і вступає в реакції (наприклад, для водню це H 2), і тією формою, в якій він присутній у поєднанні (HCl, H 2 O, NH 3 і т. д.). У результаті конгресом було прийнято наступні визначенняатома та молекули: молекула - «кількість тіла, що вступає в реакції та визначає Хімічні властивості»; атом - « найменша кількістьелемента, що входить до частинок (молекул) сполук». Було також прийнято пропозицію вважати поняття про «еквівалент» емпіричним, що не збігається з поняттями «атом» та «молекула».

Встановлені С. Канніццаро ​​атомні маси послужили Д. І. Менделєєву основою при відкритті періодичного закону хімічних елементів. Рішення конгресу благотворно вплинули розвиток органічної хімії , бо встановлення формул сполук відкрило шлях до створення структурної хімії.

Таким чином, до початку 1860-х років. атомно-молекулярне вчення сформувалося у вигляді таких положень.

1. Речовини складаються з молекул. Молекулою називається найменша частка речовини, що має її хімічні властивості. Багато фізичних властивостей речовини - температури кипіння і плавлення, механічна міцність, твердість і т. д. - обумовлені поведінкою великої кількостімолекул та дією міжмолекулярних сил.

2. Молекули складаються з атомів, які з'єднуються один з одним у певних відносинах (див. Молекула ; Хімічний зв'язок ; Стехіометрія).

3. Атоми та молекули перебувають у постійному мимовільному русі.

4. Молекули простих речовин складаються з однакових атомів (O 2 , O 3 , P 4 , N 2 і т. д.); молекули складних речовин - з різних атомів(H2O, HCl).

6. Властивості молекул залежать не тільки від їх складу, а й від способу, яким атоми пов'язані один з одним (див. Теорія хімічної будови; Ізомерія).

Сучасна наука розвинула класичну атомно-молекулярну теоріюа деякі її положення були переглянуті.

Було встановлено, що атом не є неподільною безструктурною освітою. Про це, втім, здогадувалися і багато вчених у минулому столітті.

З'ясувалося, що далеко не у всіх випадках частинки, що утворюють речовину, є молекулами. Багато хімічних сполук, особливо в твердому та рідкому стані, мають іонну структуру, наприклад, солі . Деякі речовини, наприклад інертні гази, складаються з окремих атомів, що слабо взаємодіють між собою навіть у рідкому та твердому станах. Крім того, речовина може складатися з частинок, утворених шляхом поєднання (асоціації) декількох молекул. Так, хімічно чиста водаутворена не лише окремими молекулами H 2 O, а й полімерними молекулами (H 2 O)n, де n = 2–16; одночасно в ній присутні гідратовані іони H + та OH − . Особливу групусполук складають колоїдні розчини. І нарешті, при нагріванні до температур близько тисяч і мільйонів градусів речовина перетворюється на особливий стан. плазму, яка є сумішшю атомів , позитивних іонів , електронів і атомних ядер.

Виявилося, що кількісний склад молекул при однаковому якісному складі може змінюватися іноді в широких межах (наприклад, оксид азоту може мати формулу N 2 O, NO, N 2 O 3 , NO 2 , N 2 O 4 , N 2 O 5 , NO 3 ), причому, якщо розглядати не тільки нейтральні молекули, а й молекулярні іони, то межі можливих складів розширюються. Так, молекула NO 4 невідома, але нещодавно було відкрито іон NO 3-4; немає молекули CH 5 , але відомий катіон CH + 5 тощо.

Було відкрито так звані з'єднання змінного складу, у яких на одиницю маси даного елементаприпадає різна маса іншого елемента, наприклад: Fe 0,89-0,95 O, TiO 0,7-1,3 і т.д.

Було уточнено положення про те, що молекули складаються з атомів. Згідно з сучасними квантово-механічними уявленнями (див. Квантова хімія), у атомів у молекулі більш менш незмінним залишається тільки кістяк, тобто ядро ​​і внутрішні електронні оболонки, тоді як характер руху зовнішніх (валентних) електронів докорінно змінюється так, що утворюється нова молекулярна електронна оболонка, що охоплює всю молекулу (див. Хімічний зв'язок). У цьому сенсі жодних постійних атомів у молекулах немає.

Зважаючи на ці уточнення та доповнення, слід мати на увазі, що сучасна науказберегла раціональне зерно класичного атомно-молекулярного вчення: ідеї про дискретну будову речовини, про здатність атомів давати за допомогою сполуки один з одним певному порядкуякісно нові та більше складні освітиі про безперервний рух частинок, що становлять речовину.

§ 1 М.В. Ломоносов як основоположник атомно-молекулярного вчення

Починаючи з XVII століття, у науці існувало молекулярне вчення, яке використовувалося для пояснення фізичних явищ. Практичне застосуваннямолекулярної теорії в хімії було обмежено тим, що її положення не могли пояснити сутність перебігу хімічних реакцій, відповісти на питання, як з одних речовин у ході хімічного процесуутворюються нові.

Вирішення цього питання виявилося можливим на основі атомно-молекулярного вчення. 1741 р. у книзі «Елементи математичної хімії» Михайло Васильович Ломоносов фактично сформулював основи атомно-молекулярного вчення. Російський вчений-енциклопедист розглядав будову речовини не як певну комбінацію атомів, але як поєднання більших частинок - корпускул, які, у свою чергу, складаються з дрібніших частинок - елементів.

Термінологія Ломоносова з часом зазнала змін: те, що він називав корпускулами, стали називати молекулами, а на зміну терміну елемент прийшов термін атом. Проте суть висловлених ним ідей та визначень блискуче витримала випробування часом.

§ 2 Історія розвитку атомно-молекулярного вчення

Історія розвитку та затвердження у науці атомно-молекулярного вчення виявилася дуже непростою. Робота з об'єктами мікросвіту викликала величезні труднощі: атоми і молекули було неможливо побачити і, таким чином, переконатися в їхньому існуванні, а спроби виміру атомних мас нерідко закінчувалися отриманням помилкових результатів. Через 67 років після відкриття Ломоносова, в 1808, відомий англійський учений Джон Дальтон висунув атомну гіпотезу. Згідно з нею, атоми є найдрібнішими частинками речовини, які неможливо розділити на складові частини або перетворити один на одного. За Дальтоном, всі атоми одного елемента мають однакову вагу і від атомів інших елементів. Поєднавши вчення про атоми з вченням про хімічні елементи, розроблене Робертом Бойлем та Михайлом Васильовичем Ломоносовим, Дальтон забезпечив міцний фундамент для подальших теоретичних дослідженьу хімії. На жаль, Дальтон заперечував існування молекул у найпростіших речовин. Він вважав, що з молекул складаються тільки складні речовини. Це не сприяло подальшого розвиткута застосування атомно-молекулярного вчення.

Умови поширення ідей атомно-молекулярного вчення у природознавстві склалися лише у другій половині ХІХ століття. У 1860 році на Міжнародному з'їзді дослідників природи в німецьке містоКарлсруе були прийняті наукові визначенняатома та молекули. Вчення про будову речовин тоді ще не було, тому було прийнято положення про те, що всі речовини складаються з молекул. Вважалося, що прості речовини, наприклад, метали, складаються з одноатомних молекул. Згодом таке суцільне поширення принципу молекулярної будовина всі речовини виявилося помилковим.

§ 3 Основні положення атомно-молекулярного вчення

1.Молекула - найменша частинаречовини, що зберігає його склад та найважливіші властивості.

2.Молекули складаються з атомів. Атоми одного елемента подібні один до одного, але відрізняються від атомів інших хімічних елементів.

1.Хімія як предмет природознавства Хімія вивчаєту форму руху матерії, у якій відбувається взаємодія атомів із заснуванням нових певних речовин. Хімія-наука про залишення,будову та властивості речовин, їх перетворенні чи явищах, кот. ці перетворення супроводжують. Сучасна хімія включає:загальну, органічну,колоїдну,аналітичну,фізичну,геологічну,біохімію,хімію будівельних матеріалів. Предмет хімії - хімічні елементита їх сполуки, а також закономірності, яким підпорядковуються різні хімічні реакції. поєднує фізико-математичні та біолого-соціальні науки.

2.Клас неорганічних сполук. Основні хімічні властивості кислот, основ, солей. За властивостями неорганічних сполук поділяють на слід. Класи: оксиди, основи, кислоти, солі Оксиди-Сполука елементів з киснем, в яких останній є більш електронегативним елементом, а саме виявляє ступінь окислення -2. і має місце зв'язок лише елемент О2.Общ.формула СхОу. Бувають:кислотніе-здатні до солеутворення з основними оксидамиі основами (SO3+Na2O=Na2SO4; So3+2NaOH=Na2SO4=H2O), основні-здатні до солеутворення з кислотними оксидамиі кислотами(СаО+СО2=СаСО3; СаО+2НСl=CaCl2+H2O ),амфотерні(к-ти і основ.) і з тим і з тим (ZnO, BeO, Cr2O3, SnO, PbO, MnO2). та несолетворні(CO, NO, N2O) Підстави -речовини, при електролтичній дисоціації яких аніон м.б. лише гідроксильна група ВІН. Кислотність основи-число іонів ОН, що утворюються при дисоціації гідроксиду. Гідроксиди-речовини, що містять групу ОН, виходять з'єднанням оксидів з водою. 3видів: основні(підстави) ,кислотні(кисневмісні кислоти) таамфотерні(амфоліти-проявляють основні та кислотні властивості Cr(OH)3,Zn(OH)2,Be(OH)2,Al(OH)3) Кислоти-речовини, при електролітичної дисоціаціїКіт. Катіоном м.б. лише + заряджений іон Н. Бувають: безкисневі, кисневмісні. Число Н-основність кислоти. мета та орто форми-молекули води. Солі-речовини, при електоролітичній дисоціації яких катіоном може бути іон амонію (NH4) або іон металу, а аніоном будь-який кислотний залишок Бувають: середні(повне заміщення.складаються з кісотного залишку та іона металу), кисліе(неповне заміщення. наявність у складі незаміщених Н), основні (неповне заміщення. наявність незаміщених ВІН) За складом неорганічні речовиниподіляються на бінарні– що складаються лише з двох елементів, та багатоелементні– складаються з кількох елементів.

3.Основні положення атомно-молекулярного вчення

1.Всі речовини складаються з молекул (корпускули), при фізичних явищах, молекули зберігаються, при хімічних руйнуються.

2.Молекули складаються з атомів (елементи), при хімічних реакціях атоми зберігаються.

3.Атоми кожного виду (елемента) однакові між собою, але відрізняються від атомів будь-якого іншого виду.

4. При взаємодії атомів утворюються молекули: гомоядерні (за взаємодії атомів одного елемента) або гетероядерні (за взаємодії атомів різних елементів).

5.Хімічні реакції полягають в утворенні нових речовин, з тих самих атомів, з яких складаються початкові речовини. +6.молек. і атоми перебувають у безперервному русі, а теплота полягає в внутрішньому русіцих частинок

. атом- Найменша частка елемента, що зберігає його хімічні властивості. Атоми відрізняються зарядами ядер, масою та розмірами

Хімічний елемент- Вид атомів з однаково полож. Зарядом ядра. Фізичні властивості, Характерні для простої речовини, хімічному елементу приписати не можна. Прості речовини- Це речовини, що складаються з атомів одного і того ж хімічного елемента. 4.Основні закони хімії (закон збереження, сталості складу, кратних відносин, закон Авагадро) Закон збереження: Маса речовин, що вступають у реакцію, дорівнює масі речовин, що утворюються в результаті реакції. Закон сталості складу : (будь-яке хімічне. З'єднання має один і той же кількісний склад незалежно від способу його отримання) Співвідношення між масами елементів, що входять до стільника даної сполуки, постійні і не залежать від способу отримання цієї сполуки.

Закон кратних відносин : Якщо два елементи утворять один з одним кілька хімічних сполук, то маси одного з елементів, що припадають у цих сполуках на ту саму масу іншого, відносяться між собою як невеликі цілі числа.

Закон Авогадро. У рівних обсягахбудь-яких газів, взятих при одній і тій же температурі при однаковому тиску, міститься те саме число молекул.

5. Закон Еквівалентів . Еквівалент речовини- це така кількість речовини, яка взаємодіє з 1 молем атома водню або витісняє таку ж кількість атомів Н у хім. реакцій. Vэ(Л/Моль)- еквівалентний обсяг речовини, тобто обсяг одного еквівалента речовини в газоподібному стан.ЗАКОН.Всі речовини реагують в хімічних реакціях і утворюються в еквівалентних кількостях. Відношення еквівалентних мас, об'ємів, що реагують або утворюють речовини, прямо пропорційно відношенню їх мас (об'ємів) або Е (прості) = А (атомна маса) / В (валентність елемента) Е (кислоти) = М (молярна маса) / осн (основа кислоти ) Е(Гідроксиду)=М/Кисл)Кислотність гідроксиду) Е(аксіди солі)=M/а(кількість атомів елемента образ. Оксид(солі)*в (валентність цього елемента або металу)

6. Будова атомів. Ядро. Ядерні реакції. Види випромінювання. Модель за резерфордом: 1. практично вся маса зосереджена в ядрі 2. + компенісуються - 3. заряд дорівнює номеру групи. Найпростішим Н водень Сучасне хімічне поняття. Елемент вид атомів з однаково полож. Зарядом ядру атом складається з позитивно зарядженого ядра та електронної оболонки. Електронна оболонка утворена електронами. Число електронів дорівнює числу протонів, тому заряд атома загалом дорівнює 0 Число протонів, заряд ядра і число електронів чисельно дорівнюють порядковому номеру хімічного елемента. Майже вся маса атома зосереджена в ядрі. Електрони рухаються навколо ядра атома, не безладно, а залежно від енергії, яку вони мають, утворюючи так званий електронний шар. На кожному електронному шарі може розташовуватися певна кількістьелектронів: на першому – не більше 2, на другому – не більше 8, на третьому – не більше 18. Число електронних шаріввизначається за номером періоду Число електронів на останньому (зовнішньому) шарі визначається за номером групи в періоді відбувається поступове ослаблення металевих властивостей та зростання властивостей неметалів Ядерна реакція - процес утворення нових ядер або частинок при зіткненнях ядер або частинок. Радіоактивністюназивають мимовільне перетворення нестійкого ізотопу одного хімічного елемента в ізотоп іншого елемента, що супроводжується випромінюванням елементарних частинок або ядер. Алфа-частина – ядро ​​атома гелію 4/2He. При випромінюванні альфа-частинок ядро ​​втрачає два протона і два нейтрони, отже заряд зменшується на 2, а масове число на 4. негативна бета частка - електрон. при випромінюванні електрона заряд ядра збільшується на одиницю, а масове число не змінюється. нестабільний ізотопвиявляється настільки збудженим, що випромінювання частки не призводить до повного зняття збудження, тоді він викидає порцію чистої енергії, Називається гамма-випромінюванням. Атоми мають однакові зарядом ядра, але різними масовими числаминазиваються ізотопами(наприклад 35/17 Cl і 37/17Cl) Атоми мають однакові масові числа, але різне число протонів в ядрі називаються ізобарами (наприклад 40/19K і 40/20Ca) Періодом напіврозпаду (Т ½)називається час,за який розпадається половина вихідної кількості радіоактивного ізотопу.

1. Усі речовини складаються з молекул. Молекула - Найменша частка речовини, що володіє його хімічними властивостями.

2. Молекули складаються з атомів. атом - найменша частка хімічного елемента, що зберігає його хімічні властивості. Різним елементам відповідають різні атоми.

3. Молекули та атоми перебувають у безперервному русі; між ними існують сили тяжіння та відштовхування.

Хімічний елемент - це вид атомів, що характеризується певними зарядами ядер та будовою електронних оболонок. Нині відомо 117 елементів: 89 їх знайдено у природі (на Землі), інші отримані штучним шляхом. Атоми існують у вільному стані, у з'єднаннях з атомами того самого або інших елементів, утворюючи молекули. Здатність атомів вступати у взаємодію Космосу з іншими атомами і утворювати хімічні сполуки визначається його будовою. Атоми складаються з позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів, що рухаються навколо нього, утворюючи електронейтральну систему, яка підпорядковується законам, характерним для мікросистем.

Атомне ядро - Центральна частинаатома, що складається з протонів Z і N нейтронів, в якій зосереджена основна маса атомів.

Заряд ядра - Позитивний, за величиною дорівнює кількості протонів в ядрі або електронів в нейтральному атоміта збігається з порядковим номером елемента в періодичній системі. Сума протонів та нейтронів атомного ядра називається масовим числом A = Z + N.

Ізотопи - хімічні елементи з однаковими зарядами ядер, але різними масовими числами різного числанейтронів у ядрі.

Алотропія - явище утворення хімічним елементом кількох простих речовин, що різняться за будовою та властивостями.

Хімічні формули

Будь-яка речовина може бути охарактеризована якісним та кількісним складом. Під якісним складом розуміють набір хімічних елементів, що утворюють речовину, під кількісним, загальному випадкуспіввідношення між числом атомів цих елементів. Атоми, що утворюють молекулу, з'єднуються між собою у певній послідовності, ця послідовність називається хімічною будовою речовини (молекули).

Склад та будова молекули може бути зображена за допомогою хімічних формул. Якісний складзаписується як символів хімічних елементів, кількісний – як підрядкових індексів у символу кожного елемента. Наприклад: З 6 Н 12 Про 6 .

Хімічна формула - це умовний запис складу речовини за допомогою хімічних знаків (запропоновані в 1814 р. Й. Берцеліусом) та індексів (індекс - цифра, що стоїть праворуч внизу від символу. Позначає число атомів у молекулі). Хімічна формула показує, атоми яких елементів та у якому відношенні з'єднані між собою у молекулі.

Хімічні формули бувають наступних видів:

а) молекулярні – показують скільки атомів елементів входять до складу молекули речовини, наприклад Н 2 Про – одна молекула води містить два атоми водню та один атом кисню.

б) графічні – показують у порядку пов'язані атоми в молекулі, кожен зв'язок зображується рисочкою, для попереднього прикладу графічна формула виглядатиме так: Н-О-Н

в) структурні – показують взаємне розташування у просторі та відстані між атомами, що входять до складу молекули.

Необхідно мати на увазі, що однозначно ідентифікувати речовину дозволяють тільки структурні формули, молекулярні або графічні формули можуть відповідати декільком або навіть багатьом речовинам (особливо в органічної хімії).

Міжнародна одиниця атомних мас дорівнює 1/12 маси ізотопу 12C - основного ізотопу природного вуглецю.

1 а.е.м = 1/12 m (12C) = 1,66057 10 -24 г

Відносна атомна маса (Ar)- безрозмірна величина, що дорівнює відношенню середньої маси атома елемента (з урахуванням відсоткового вмісту ізотопів у природі) до 1/12 маси атома 12C.

Середня абсолютна маса атома (m)дорівнює відносної атомної маси, помноженої на а.

m (Mg) = 24,312 · 1,66057 · 10 -24 = 4,037 · 10 -23 г

Відносна молекулярна маса (Mr)- безрозмірна величина, що показує, у скільки разів маса молекули даної речовини більша за 1/12 маси атома вуглецю 12C.

Mr = mг / (1/12 mа(12C))

m r – маса молекули даної речовини;

m а (12C) - маса атома вуглецю 12C.

Mr = S Aг(е). Відносна молекулярна маса речовини дорівнює сумі відносних атомних мас всіх елементів з урахуванням індексів.

Mr(B 2 O 3) = 2 · Ar(B) + 3 · Ar(O) = 2 · 11 + 3 · 16 = 70

Mr (KAl(SO 4) 2) = 1 · Ar (K) + 1 · Ar (Al) + 1 · 2 · Ar (S) + 2 · 4 · Ar (O) == 1 · 39 + 1 · 27 + 1 · 2 · 32 + 2 · 4 · 16 = = 258

Абсолютна маса молекули дорівнює відносної молекулярної маси, помноженої на а. Число атомів і молекул у звичайних зразках речовин дуже велике, тому при характеристиці кількості речовини використовують спеціальну одиницю виміру – моль.

Кількість речовини, моль . Означає кілька структурних елементів (молекул, атомів, іонів). Позначається n, вимірюється моль. Моль - кількість речовини, що містить стільки ж частинок, скільки міститься атомів 12 г вуглецю.

Число Авогадро (N A ). Кількість частинок в 1 моль будь-якої речовини те саме і дорівнює 6,02 · 10 23 . (Постійна Авогадро має розмірність – моль-1).

Скільки молекул міститься у 6,4 г сірки?

Молекулярна маса сірки дорівнює 32 г/моль. Визначаємо кількість г/моль речовини в 6,4 г сірки:

n(s) = m(s) / M(s) = 6,4г / 32 г/моль = 0,2 моль

Визначимо кількість структурних одиниць (молекул), використовуючи постійну Авогадро NA

N(s) = n(s) · NA = 0,2 · 6,02 · 1023 = 1,2 · 1023

Молярна маса показує масу 1 молячи речовини (позначається M).

Молярна маса речовини дорівнює відношенню маси речовини до відповідної кількості речовини.

Молярна маса речовини чисельно дорівнює його відносній молекулярній масі, проте перша величина має розмірність г/моль, а друга - безрозмірна.

M = N А · m(1 молекула) = N А · Mг · 1 а.е.м. = (N А · 1 а.е.м.) · Mr = Mr

Це означає, що якщо маса деякої молекули дорівнює, наприклад, 80 а. (SO 3), то маса одного моля молекул дорівнює 80 г. Постійна Авогадро є коефіцієнтом пропорційності, що забезпечує перехід від молекулярних співвідношень до молярних. Всі твердження щодо молекул залишаються справедливими для молей (при заміні, у разі необхідності, а.е.м. на г) Наприклад, рівняння реакції: 2Na + Cl 2 2NaCl означає, що два атоми натрію реагують з однією молекулою хлору або, що те саме, два моль натрію реагують з одним молем хлору.