Файл: Атомы и химические элементы. Периодический закон и периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Изотопы.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.03.2024
Просмотров: 105
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
-
Атомы и химические элементы. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Изотопы -
Простые и сложные вещества. Масса атомов молекул. Агрегатное состояние веществ. Структурные формулы веществ. Аллотропия. -
Энергетические диаграммы и электронные конфигурации атомов бора, углерода, азота. кислорода, фтора и неона
4. Моль. Химические реакции. Типы химических реакций. Валентность, степень окисления Молярная масса.
С точки зрения атомно-молекулярного учения химическим элементом называется каждый отдельный вид атомов. Важнейшей характеристикой атома является положительный заряд ядра, численно равный порядковому номеру элемента.
Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым положительным зарядом ядра.
Простые вещества – это вещества, состоящие из атомов одного и того же химического элемента.
Сложные вещества – это вещества, состоящие из атомов разных химических элементов.
Атом –электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц состоящая из положительного заряда ядра (образованного протонами и нейтронами) и отрицательно заряженных электронов.
Ядро состоит из протонов и нейтронов, вместе называемых нуклонами. Элемент – совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра, т.е. числом протонов.
Молекула – это электронейтральная наименьшая совокупность атомов, образующих определенную структуру посредством химических связей.
Химия - это наука о веществах и законах, по которым происходят их превращения в другие вещества.
Существование химического элемента в виде нескольких простых веществ называется аллотропией, различные простые вещества, образованные одним и тем же элементом, называются аллотропическими видоизменениями этого элемента. Явление аллотропии обусловлено в одних случаях тем, что молекулы различных аллотропических видоизменений состоят из различного числа атомов, а в других – тем, что их кристаллы имеют различное строение.
Кислород относится к первой категории аллотропных элементов. Кислород в нормальных условиях – газ без цвета и запаха, озон – газ с характерным резким , но приятным запахом.
Примером вторых являются аллотропные модификации углерода С – алмаз и графит Атом может потерять один или несколько электронов или наоборот – захватить чужые электроны. В этом случае атом приобретает положительный или отрицательный заряд и называется
ионом.
Кроме протонов, в состав ядра большинства атомов входят нейтроны, не несущие никакого заряда. Масса нейтрона практически не отличается от массы протона. Вместе протоны и нейтроны называются нуклонами (от латинского nucleus – ядро). ЭЛЕМЕНТОМ называется вещество, состоящее из атомов с одинаковым ЗАРЯДОМ ЯДРА.
Сумма тяжелых частиц (нейтронов и протонов) в ядре атома какого-либо элемента называется массовым числом и обозначается буквой А. Из названия этой величины видно, что она тесно связана с округленной до целого числа атомной массой элемента. A = Z + N
Здесь A – массовое число атома (сумма протонов и нейтронов), Z – заряд ядра (число протонов в ядре), N – число нейтронов в ядре.
Изотопами называются вещества, состоящие из атомов с одинаковым зарядом ядра (то есть с одинаковым числом протонов), но с разным числом нейтронов в ядре. Изотопы отличаются друг от друга только массовым числом. Все элементы состоят из одного или нескольких изотопов.
Относительная атомная масса (Аr) – это число, которое показывает, во сколько раз масса данного атома больше 1\12 части массы атома углерода.
Аr = mа/ 1/12 mа (с),
где mа- масса атома данного элемента,
mа (с) – масса атома углерода.
Относительная молекулярная масса вещества – это число, которое показывает, во сколько раз масса молекулы этого вещества больше атомной единицы массы.
Мr == mв-ва/ 1/12 mа (с)
mа- масса молекулы данного элемента,
mа (с) – масса атома углерода.
Поскольку масса любой молекулы равна сумме масс составляющих ее атомов, то относительная молекулярная масса равна сумме соответствующих атомных масс.
Мr(СО2) = Аr(С) + 2 Аr(О) = 12 + 2. 16 = 44
Наряду с единицей массы и объема в химии пользуются единицей количества вещества, называемой молем.
Моль- это количество вещества, которое содержит столько структурных единиц, сколько атомов содержится в 12 г изотопа углерода- 12.
Число Авогадро ΝА= 6,02х10 23 моль-1 один моль любого вещества содержит 6,02х10
23 моль-1 молекул или атомов.
Масса одного моля вещества называется молярной массой, обозначается символом М и выражается в кг\моль или г\моль.
Молярная масса равна отношению массы вещества к его количеству.
М= m/n n = m/М
Структурные формулы – также отражают порядок соединения атомов в молекуле, их взаимосвязь друг с другом. Связующая электронная пара изображается черточкой . О=О
Валентность – это способность атомов элементов образовывать определенное число химических связей.
Валентность определяется числом связей, которые образует данный атом с другими атомами в молекуле.
Степень окисления- это условный заряд атома в соединении, вычисленный исходя из предположения, что оно состоит только из ионов.
Степень окисления – электрический заряд, который возник бы на атоме, если бы электронные пары которыми он связан с другими атомами в соединении, перешли к более электроотрицательным атомам, а электронные пары, принадлежащие одинаковым атомам, были бы между ними поделены.
Состав вещества принято изображать в виде химических формул : эмпирических, электронных и структурных.
Эмпирические (молекулярные) формулы показывают, сколько атомов каждого элемента входит в состав молекулы. СО2
Электронные формулы состоят из символов элементов, вокруг которых точками обозначены электроны внешнего уровня, а между атомами – связующие электронные пары. Они показывают порядок соединения атомов в молекуле, а также природу химической связи и механизм образования молекулы из атомо.
: О : С : О :
Структурные формулы – также отражают порядок соединения атомов в молекуле, их взаимосвязь друг с другом. Связующая электронная пара изображается черточкой . О=О
Энергетические диаграммы и электронные конфигурации атомов бора, углерода, азота. кислорода, фтора и неона
В С N F
_↑ _ _ 2р1 _↑↓2S2 _↑↓1S2 |
_↑ _↑ _2р2 _↑↓_↑↓2S2 _↑↓_↑↓1S2 | _↑ _↑ _↑2р3 _↑↓2S2 _↑↓1S2 | ↑↓ ↑↓ ↑ 2р5 _↑↓2S2 _↑↓1S2 |
4.Количественные соотношения в химии. Сохранение веса, постоянства состава, кратных отношений. Эквивалент. Закон эквивалентов. Химические эквиваленты простых и сложных веществ (примеры)
5.Основные газовые законы: Гей-Люссака, Авогадро и следствия из него. Молярный объем и молярная масса газа. Объединенный газовый закон. Уравнение Менделеева-Клапейрона.
Закон сохранения масс и энергий,является основным законом естествознания.Впервые он был сформулирован и экспериментально обоснован
М.В. Ломоносовым в 1756-1759 гг., позднее он был открыт и подтвержден Лавуазье:
Масса веществ вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.
Закон взаимосвязи массы и энергии (Эйнштейн). Эйнштейн показал, что между энергией и массой существует взаимосвязь, количественно выражаемая уравнением:
Е = mc2 или Dm = DЕ/c2
где Е – энергия; m – масса; с – скорость света. Закон иллюстрируется и справедлив для ядерных реакций, в которых выделяется огромное количество энергии при небольших изменениях масс (атомный взрыв).
Закон постоянства состава (Пруст, 1801-1808):
Всякое чистое вещество не зависимо от способов получения имеет постоянный качественный и количественный состав .
Так оксид цинка может быть получен в результате самых разнообразных реакций:
Zn + 1/2 O2 = ZnO;
ZnСO3 = ZnO + СO2;
Zn(OН)2 = ZnO + Н2О.
Закон эквивалентов (Рихтер, 1792-1800): химические элементы соединяются между собой в массовых отношениях, пропорциональных их химическим эквивалентам:
.
На основании этого закона проводятся все стехиометрические расчеты.
Химическим эквивалентом элемента называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем (1,008 г) атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических соединениях.
Понятие об эквивалентах и эквивалентных массах распространяется также на сложные вещества. Эквивалентом сложного вещества называется такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или вообще с одним эквивалентом любого другого вещества.
Расчет эквивалентов простых и сложных веществ:
гдеAr – атомная масса элемента; МА – молекулярная масса соединения.
Закон кратных отношении (Дальтон, 1808). Если два элемента образуют между собой несколько химических соединений, то количества одного из них, отнесенные к одному и тому же количеству другого, относятся как небольшие целые числа.
Поясним содержание закона на примере анализа соединений азота с кислородом: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5. Атомная масса азота 14, кислорода – 16. Количество кислорода, пошедшего на образование оксидов по отношению к 14 г азота: 8:16:24:32:40=1:2:3:4:5.
Закон Авогадро (1811). Это один из основных законов химии: в равных объемах газов при одинаковых физических условиях (давлении и температуре) содержится одинаковое число молекул.
Авогадро установил, что молекула газообразных веществ двухатомны, не H, О, N, Cl, а H2, О2, N2, Cl2. C открытием инертных газов – они одноатомны, обнаружилось исключения.
Постоянная Авогадро – число частиц, в 1 моле веществ 6,02×1023 моль-1.
Следствия из закона Авогадро:
1.Одинаковое число молекул различных газов при одинаковых условиях занимает одинаковый объем. Плотности любых газов относятся как их молекулярные массы:d1/d2=M1/M2.
2. 1 моль любого газа при н.у. занимает объем, равный 22,4 л. Эта величина называется молярным объемом газа при н.у.
Молярный объем VМ есть отношение измеренного при н.у. к количеству вещества :
VМ = V/ n л/моль
Молярная масса вещества в газообразном состоянии равна его удвоенной плотности по водороду. М = 2ДН2
отношение массы определенного объема одного газа к массе такого же объема другого газа называется плотностью первого газа по второму.
Д = М1/М2
Часто плотность газа определяют по отношению к воздуху:
М= 29Двозд.
Где Р – давление газа, Па; V – его объем, м3; m – масса вещества, г; М – его мольная масса, г/моль, Т – абсолютная температура