Сообщение на тему атомно молекулярное учение

Обновлено: 16.05.2024

Иначе химические явления называют химическими реакциями .

Каждое вещество обладает строго определёнными свойствами.

Свойства веществ – признаки, позволяющие отличить одни вещества от других, или установить сходство между ними.

Физические свойства :

m - масса, V - объём, ρ - плотность.

Масса может быть выражена в граммах, объем в миллилитрах (если это жидкость) или литрах (если это газ).

1 мл = 1 см3, 1 л = 1 дм3, 1000 л = 1 м3

Поэтому плотность измеряют в г/мл, г/см3 (если это жидкость), или в г/л, г/дм3 (если это газ).

Если принять V = 1, то плотность - это масса единичного объёма вещества.

Так же можно сказать, что химические свойства - это те химические реакции, которые характеризуют группу веществ (класс веществ). Например, мы будем в дальнейшем изучать свойства воды, свойства класса оксидов, свойства класса алканов и т.д.

ООсновы атомно – молекулярного учения

Идея о том, что вещества состоят из мельчайших частиц возникла в Древней Греции в философских учениях Левкиппа и его ученика Демокрита. Эти частицы они назвали атомами (неделимые).

Существование атомов было доказано эмпирическим путём в конце 16 – начале 17 века Джоном Дальтоном и М. В. Ломоносовым. Ими же были заложены основы атомно – молекулярного учения .

В настоящее время, в связи с открытием делимости атома и появлением теории химической связи, основные положения атомно – молекулярного учения существенно изменились. Его суть можно свести к ряду важных положений, которые необходимо запомнить.

Все вещества, существующие в природе, представляют собой совокупность очень большого числа частиц (атомов, молекул или ионов). В зависимости от типа частиц все вещества условно подразделяют на две группы: вещества молекулярного строения и вещества немолекулярного строения (атомного или ионного).

Вещества немолекулярного строения – вещества, основными структурными единицами которых являются атомы или ионы.

Частицы, из которых состоит данное вещество, взаимодействуют между собой посредством электромагнитных (кулоновских) сил и находятся в постоянном движении. Движение частиц ограничено силами взаимодействия между ними.Каждое вещество, в зависимости от условий (температуры, давления) может находиться в определённом агрегатном состоянии.

В твёрдом агрегатном состоянии вещества, составляющие его частицы находятся относительно упорядоченно (кристаллическое состояние), их кинетическая энергия (энергия движения) существенно меньше чем потенциальная (энергия покоя). В газообразном состоянии, частицы свободно движутся в предоставленном им объёме и их кинетическая энергия существенно выше чем потенциальная.

В жидкости же потенциальная энергия частиц примерно равна их кинетической энергии. Это связано с тем, что часть частиц жидкости находится относительно упорядоченно в составе так называемых кластеров (англ. cluster — скопление). Другие же частицы свободно перемещаются по объёму жидкости. Чем ниже температура жидкости, тем больше в ней кластеров и наоборот.

Следует отметить, что существуют еще два дополнительные "состояния". Это жидкокристаллическое состояние и состояние плазмы .

Цитоплазматическая мембрана клетки - типичный пример жидкого кристалла. Молекулы фосфолипидов в биологической мембране относительно упорядоченно распределяются в двух слоях, но при этом могут в пределах слоя свободно перемещаться, а также "перескакивать" из одного слоя в другой.

Жидкие кристаллы имеют широкое применение в технике (напр., ЖК-мониторы компьютеров).

Плазма в своём составе содержит свободные электроны, катионы (положительно заряженные ионы) и анионы (отрицательно заряженные ионы).

Так как плазма содержит заряженные частицы, то она проводит электрический ток и на неё можно воздействовать внешним магнитным полем. Различают низкотемпературную и высокотемпературную плазму.

Изучает свойства плазмы наука физика.

Вещество из одного агрегатного состояния может переходить в другие агрегатные состояния при изменении внешних условий - температуры (T) и давления (P). Такие переходы принято называть фазовыми переходами .

Так, при повышении температуры, твердое вещество превращается в жидкость, а жидкость при ещё большей температуре превращается в газ. Дальнейшее повышение температуры переводит газ в плазму. При таких переходах вещество в другие вещества не превращается. Напомним, что такие явления мы называем физическими. Поэтому фазовые переходы - это физические явления.

При понижении температуры происходят обратные фазовые переходы - газ превращается в жидкость, а жидкость переходит в твердое состояние.

Фазовые переходы имеют названия.

Твердое ---> Жидкое (плавление, обратный переход - кристаллизация)

Жидкое ---> Газообразное (испарение, обратный переход - конденсация)

Газообразное ---> Плазма (ионизация, обратный переход - деионизация)

Твердое ---> Газообразное (сублимация или возгонка, обратный переход - десублимация)

Вещество – совокупность большого числа частиц, находящаяся в определённом агрегатном состоянии в зависимости от условий (температуры и давления).

Поэтому, например, такая фраза как: "Вода - жидкое вещество", является некорректной. Если мы говорим об агрегатном состоянии вещества, то следует обязательно уточнить условия в которых находится вещество - температуру и давление. Такая фраза как: "При нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре, вода - жидкое по агрегатному состоянию вещество", является правильной.

С точки зрения физики, что более точно, вещество - это форма материи, состоящая из частиц, обладающих массой покоя. Существуют частицы, не обладающие массой покоя, например, фотоны. Материя, состоящая из частиц, не обладающих массой покоя называется поле .

Протоны, нейтроны, электроны - это частицы, обладающие массой покоя, следовательно это частицы вещества. Но химия не изучает вещество, состоящее, к примеру, из электронов (электронный газ), или вещество, состоящее из нейтронов (нейтронный газ). Это удел физики.

Химия изучает вещества, состоящие из атомов, молекул или ионов.

Ввиду этого вещество условно можно подразделить на физическое (электронный газ в проводнике, нейтронный газ и т.д.) и химическое (состоящее из атомов, молекул, ионов, свободных радикалов).

В настоящее время основные положения атомно-молекулярное учение звучат следующим образом:

1. Все вещества на нашей планете состоят из молекул. Молекула – система или группа атомов, имеющая ярко выраженные химические свойства.

2. Все молекулы состоят из атомов. Атомы - конечные составные части химических элементов, обладающие химическими свойствами. Каждый химический элемент состоит из присущего только ему набору атомов.

3. Все молекулы и атомы за счет постоянного отталкивания и притяжения находятся в постоянном движении.

4. Молекулы простых веществ имеют в своем составе одинаковые атомы, молекулы сложных веществ – различные атомы.

В настоящее время атомно-молекулярное учение обрело свои границы. Оно действительно только для веществ в газообразном и парообразном состоянии. Для веществ в твердом состоянии оно действительно только в том случае, если кристаллическая решетка имеет молекулярную структуру. Большинство твердых веществ ее не имеют. К таким веществам относятся все соли, металлы, оксиды металлов, из отдельных веществ – алмаз и кремний.

Атомно-молекулярное учение развил и впервые применил в химии великий русский ученый Ломоносов. Сущность учения Ломоносова можно свести к следующим положениям :

Частицы — молекулы и атомы — находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения их частиц.

Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ из различных атомов.

Основные положения атомно-молекулярного учения можно сформулировать так:

Существуют вещества с молекулярным и немолекулярным строением.

Между молекулами имеются промежутки, размеры которых зависят от агрегатного состояния вещества и температуры. Наибольшие расстояния имеются между молекулами газов. Этим объясняется их легкая сжимаемость. Труднее сжимаются жидкости, где промежутки между молекулами значительно меньше. В твердых веществах промежутки между молекулами еще меньше, поэтому они почти не сжимаются.

Молекулы находятся в непрерывном движении. Скорость движения молекул зависит от температуры. С повышением температуры скорость движения молекул возрастает.

Между молекулами существуют силы взаимного притяжения и отталкивания. В наибольшей степени эти силы выражены в твердых веществах, в наименьшей — в газах.

Молекулы состоят из атомов, которые, как и молекулы, находятся в непрерывном движении.

Атомы одного вида отличаются от атомов другого вида массой и свойствами.

При физических явлениях молекулы сохраняются, при химических, как правило, разрушаются.

У веществ с молекулярным строением в твердом состоянии в узлах кристаллических решето находятся молекулы. Связи между молекулами, расположенными в узлах кристаллической решетки, слабые и при нагревании разрываются. Поэтому вещества с молекулярным строением, как правило, имеют низкие температуры плавления.

У веществ с немолекулярным строением в узлах кристаллических решеток находятся атомы или другие частицы. Между этими частицами существуют сильные химические связи, для разрушения которых требуется много энергии. Поэтому вещества с немолекулярным строением имеют высокие температуры плавления.

Объяснение физических и химических явлений с точки зрения атомно-молекулярного учения. Физические и химические явления получают объяснение с позиций атомно-молекулярного учения. Так, например, процесс диффузии объясняется способность молекул (атомов, частиц) одного вещества проникать между молекулами (атомами, частицами) другого вещества. Это происходит потому, что молекулы (атомы, частицы) находятся в непрерывном движении и между ними имеются промежутки. Сущность химических реакций заключается в разрушении химических связей между атомами одних веществ и в перегруппировке атомов с образованием других веществ.

Пери од с 1200 по 1700 г. в ис тори и химии принято называть алхимическим. Движущей силой алхимии в течение 5 веков являлся бесплодный поиск некое го философского камня, прев ращающего бла городные металлы в з олото. Однако, несмотря на всю абсурдность основной идеи, алхимия накопила богатей ший арсенал определенных знаний и практических прие мов, позв оляющих осуще ствлять многообразные химические превращения. В начале XVIII в. накоп ленные знания приобретают практиче скую важность, что связано с началом интенсивного развития металлургии и с необходимостью объяснит ь сопутствующие процессы горения, окисления и восстановления. Перенесение интересов в актуальную практическую сфе ру человеческой деятельности позволило с тавить и решать задачи, приведшие к открытию основных законов химии, и способствовало становлению химии как науки.

Исключительное значение для развития химии имело атомно-мо лекулярное учение, колыбелью которого является Древняя Греция. Атомистика древнегреческих материалистов отделена от нас 25-ве-ковым периодом, однако логика греков поражает настолько, что философское учение о дискретном строении материи, развитое ими, невольно сливается в сознании с нашими сегодняшними представлениями.

Как же зародилась атомисти ка? Основ ным научным методом древнегреческих философов явля лись ди скуссия, спор. Для поиска “первопричин” в спорах обсуждались многие ло гические задачи, одной из котор ых яв лялась задача о камне: чт о произойдет если нач ать его дробить? Большинствофилософов считало, что этот проц есс можн о продолжать бесконечны . И только Л евкип (500—440 до н. э.) и его школа утверждали, что этот процесс не бесконечен: при дроблении в конце концов получится такая частица, дальнейшее деление которой будет просто невозможно. Основыв аясь на этой концепции, Левки пп утверждал: м атериальный мир дискретен, он состоит из мельчайших частиц и пустоты.

Уч еник Левкиппа Демокрит (460—370 до н. э.) назвал мельчайшие частицы “не делимые”, что по-гречески з начит “ато м”. Это название мы и сп ольз уе м и сегодня. Демокрит, разви л новое учение — “атомистику”, приписал атомам такие “современные” свойства, как размер и форму, способность к движению.

Последователь Де мокрита Эпикур (342—270 до н. э.) придал древнегре ческой атомистике зав ершен ность, предположив, что у атомов существует внутренний источн ик дви жения и они сами способны взаимодейств овать друг с другом.

Все положе ния древнегреческой атомистики в ыглядят удивитель но современно, и нам они, ес те ственно, понятн ы. Ведь любой из нас, ссылаясь на опыт науки, может описать множество интересных эк спериментов, подтверждающих справ едливость любой из выдвинутых концепций. Но сов ершенно непонятны они были 20--2 5 веков назад, поскольку н икаких экспериментальных док азательств, под тверждающи х справ едливость своих идей, древ негрече ские атомис ты представить не могли.

Итак, хотя атомисти ка древних греков и выглядит удив ительно современно, ни одно из ее положен ий в то время не было дока зано. Следовательно” атомистика, развитая Л ев к и п п о м, Демокритом и Э п и кур о м, была и о стается просто догадкой, с мелым предположением, философской концепцией, но подкрепленной практикой. Это привело к тому, что одна из гениальных догадок чело веческого разума постепенно была предана забвению.

Были и другие причины, из-за которых учение атомистов было надолго забыто. К сожалению, атомисты не оставили после себя систематических трудов, а отдельные записи с поров и дис куссий, которые были сделаны, лишь с трудом позволяли составить п равильное представление об учени и в целом. Главное же заключается е том, что многие концепции атомистики были еретичны и официальная церковь не могла их поддерживать.

Об учении атомистов не вспоминали почти 20 веков. И лишь в XVII в. идеи древнегреческих атомистов были возрождены благодаря работам французского философа Пьера Гассенди (1592—1655 гг.). Почти 20 лет он потратил; чтобы восстановить и собрать воедино забытые концепции древнегреческих филос офов, которые он подробн о изложил в св оих трудах “С) жизни, нравах и учении Эпикура” и “Свод филосо фии Эпикура”. Эти две книги, в которых воззрения древнегречески х материалис тов впервые были изложены системат ически, стали “учебником” для ев ропе йски х учен ых и философов. До этого единственным источником, дав ав шим информацию о воз зренияхД е м о к р и т а -а э п и к у р а, была поэма римс кого поэта Л у к р е ц и я “О природе вещей”.

История науки знает немало удивитель ны х совпадений. Вот одно и з них: возрож де ние древнегречес кой атом истики сов пад ае т по време ни с установ лением Р. Бойлем (1627 —1 691 гг.) фунда ментальной закономерности, описывающей и зменения об ъема газа от его давления. Ка чест венное объяснен ие фактом, наблюдаемых Бойлем, может дать тол ько атомистика: если газ име ет дис кретно е строение, т. е. состоит и з атомов и пуст оты, то легкость его сжатия обусловлена с ближением атомов в результате уменьшени я свободного пространства м ежду ними.

Перв ая робкая попытка прим ен ения атом исти ки для объяснения коли чественно наблюдаемых явлений природы позволяет сде лать два очень важных вывода:

1. Превратившись из философской гипотезы в научную концепцию, атомистика может стать мощным инструментом, позволяющим давать единственно правильную трактовку самым разнообразным явлениям природы.

2. Для скорейшего превращения атомистики из философской ги потезы в научную концепцию доказательство существования атомов необходимо прежде всего искать при изучении газов, а не жидких и твердых веществ, которыми до этого занимались химики.

Однако пройдет еще около 100 лет, прежде чем химики вплотную займутся исследованием газов. Тогда-то и последует каскад открытий простых веществ: водород, кислород, азот, хлор. А несколько поз же газы помогут установить те законы, которые принято называть основными законами химии. Они и позволят сформулировать основные положения атомно-молекулярного учения.

Зак он сохранения массы. Исключительное значение для химии имело установление закона сохранения массы, являющегося следствием всеобщего естественного закона сохранения материи и движения, сформулированного М.В.Ломоносовым (1711—1765 гг.) как всеобщий естественный закон в 1748 г. в письме к Д. Э йлер у: “ Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что, сколько чего у одного тела отнимется, столько присов окупится к другому, ежели, где убудет несколько материи, то умножится в другом месте. Сей всеобщий закон простирается и в самые прав ила движения; ибо тело, движущее своей силой другое, столько же он у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движ ен ие получает” (Ломоносов М. В. Труды по физике и химии.— М., 1951.— Т. II.-" С. 188).

Эт о положение, высказанное в виде философской концепции. М. В. Ломонос ов подтвердил экспериментально в 1756 г., пов торив опыты Р. Б о и л я по прокалив анию металлов в запаянных стеклянных сосудах (ретортах). Русс кий учены й уста нови л, что ес ли сосуд, содержащи й мета лл, взв есить до и после прокалив ания, не вскрыв ая его, т о масса ос тается бе з изм енений . При наг ревании же металла во вскрытой реторте ма с са ув ели чива ется з а счет его с оединени я с воздухом, пр оникающим в сосуд.

Ан алоги чных вы воды на основе э кспе римен том по прок аливанию м еталл ов сделал в 1777 г. и А. Лав уазье (1743- -179 4 гг.), которы й (после открыти я и 1774 г. Д. Пристли кислорода) уже зн ал ка че ственный и количественный соста в воз дух а.

Например, оксид углерода (IV) можно получить по любой и з указанн ых ниже реакций:

С+О2=СО2; 2СО+02= 2С02; СаСОз= С02+С аО

В химически чистом образ це этого окс ида всегда содержится 27,29% С и 72,71% О. Отклонение от указанного состава свидетельствует о присутствии примесей. Утверждение, обратное закону о постоянстве состава веществ: каждому определенному составу отвечает только одно химическое соединение, неверно. Действительно, диметиловый эфир и этиловый спирт имеют одинаковый химический состав — С2НбО, но отличаются друг от друга структурой молекул, т. е. порядком соединения в них атомов (изомеры).

Закон эквивалентов. Химические элементы соединяются друг с другом в строго определенных количествах, соответствующих их эквивалентам (В. Рихтер, 1792—1794 гг.). Понятие эквивалента введено в химию для сопоставления соединительной способности различных элементов. Эквивалентом химиче ского элемента называют такую его массу, которая соединяется с 1,008 ч. м. (части массы) водорода или 8 ч. м. кислорода или з амещает эти массы в соединениях*

Отметим, что один и тот же элемент может иметь не один, а несколько эквивалентов. Так, эквивалент углерода в оксиде углерода (IV) равен трем, а в оксиде углерода (II) — шести.

Понятие эквивалента можно распространить и на сложные соединения типа кислот, солей и оснований.

Эквивалентом сложного соединения называют массу этого соединения, содержащую эквивалент водорода (кислоты) или эквивалент металлической составной части (основания, соли).

В общем виде закон эквивалентов можно сформулировать следующим образом:

Во всех химических реакциях взаимодействие различных веществ друг с другом происходит в соответствии с их эквивалентами, независимо от того, являются ли эти вещества простыми или сложными.

Закон кратных отношений. Если два элемента образуют друг с Другом несколько химических соединений, то на одну и ту же массу одного из них приходятся такие массы другого, которые относятся между собой как простые целые числа (Д. Дальтон, 1803 г.).

^Д. Дальтон (1776—1844 гг.) в дальнейшем, используя открыт ый им закол кратных отношений, закон эквивалентов и закон постоянства состава, создал новую версию атомистической теории, основан ную на количественных соотношениях, возникающих при взаимодействии между химическими элементами.

Нетрудно убедиться, что закон кратных отношений представляет с обой дальнейшее развитие закона эквивалентов, основанное на после довательном анализе рядов химических соединений, образующихся п ри взаимодействии друг с другом двух любых химических элементов . В простейшем случае указанный ряд может состоять из двух соединений. Например, при вз аимодействии углерода и кислорода: образуются два соединения: оксид углерода (II) и оксид углерода- ( IV).

Доказа тельств о постоянства соста ва для самых разнообразных хими ческих соединении уже являл ос ь само по себе сви де те льс твом в пользу дискретного строе ния материи. При менение же закона постоянства состава для анализа любого из указа нных рядов пока зывает, что существ ов ание дв ух (или нескольких) соединений, образующихся п ри взаимодей стви и любой пары химическ их элементов , возможно лишь в том случае, ког да состав соедине ний буде т отличаться один от другого на целы е атомы. Естеств енн о, что эти разли чия в составе химических соединений ряда, впрочем, как и сами основные законы химии,справедливы лишь при условии , что материя действительно состоит из мельчайших неделимых частиц.

Выдвигая новую версию атомисти чес кой теории, опирающуюся н а основные химически е законы, и отдавая дань уважения древнегреческим философам-атомистам, Д. Дальтон сохранил предложенное ими название для мельчайших неделимых частиц материи — атом.

И наконец, использование закона постоянства состава и закона кратных отношений позволило Д. Дальтону установить значения относительных атомных масс элементов, принимая за единичную — массу атома водорода. Так, том Дальтона, обладающий конкретным материальным свойством — атомной массой, из отвлеченной модели превратилс я в конкретное химическое понятие. С введением в химию понятия “атомная масса” наука переходит на более высокую ступень своего развития.

Вместе с тем атомистика Дальтона еще не свободна от недостатков: в ней нет места молекулам, а существуют только “сложные атомы”.

Закон объемных отношений и закон Авогадро. Объемы вступающих в реакцию газов относятся друг к другу, а также к объему получающихся газообразных продуктов как простые целые числа (Ж. Ге й-Л ю сса к, 1805 г.). Этот закон находится в серьезном противоречии с выводами атомистики Дальтона.

Для объяснения наблюдавшихся Ж. Г е й-Люссаком закономерностей соединения газов оказалось необходимым предположи ть следующее:

1) любые газы (в том числе и простые) состоят не и з атомов, а из молекул;

2) в равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Последнее утверждение, высказанное итальянским ученым А. А во га дров 1811 г., вошло в химию под именем закона Авог адр о. Однако в начале XIX в. эти воззрения не получили должного признания: даже крупные химики того времени Д. Дальтон и И. Берцелиус отрицали возможност ь существ ования молекул, состоящи х из нескольких одинаковых атомов. Прошло еще полвека, прежде чем на 1 Международном съезде химиков, состоявшемся в Карлсруэ (Германия) в сентябре 1860 г., были окончате льно приняты основные химические представления (понятия об атомах и молекулах), зародившиеся в виде философского учения в Древней Греции (Л евкип п, Демокрит, Эпикур), впервые развитые в виде научной концепции Д. Дальтоном, подтвержденные опытами Ж. Пруста, Ж. Гей-Люссака и окончательно сформулированныев трудах А. Авогадро и его ученика С.Канн иццаро.

Таким образом, основные положения атомно-молекулярного учения можно сформулировать следующим образом:

1. Все вещества состоят из атомов.

2. Атомы каждого вида одинаковы между собой, но отличаются от атомов любого другого вида.

3. При взаимодействии атомов образуются молекулы: гомоядерные или гетероядерные.

4. При физических явлениях молекулы сохраняются; при химических – разрушаются; при химических реакциях атомы в отличии от молекул сохраняются.

5. Химические реакции заключаются в образовании новых веществ из тех же самых атомов, из которых состоят первоначальные вещества.

Моль равен количеству вещества, с одержаще го столько же структурных частиц данного вещества, сколько атомов содержится в углероде массой 12 г.

Физико-химический смысл понятия “моль” м ожет быть уточнен после введения представлений об изотоп ах.

Для удобства расчетов, проводимых на ос новании химических реакций и учи тывающих коли чества исходных реагентов и продуктов взаимодействия в молях, вводится молярна я масса вещества.

Молярная масса М ве щества представляет со бой отношен ие его м ассы к количеству вещества: М =m

гдеm — мас са в граммах, v — коли чество веще ства в молях, М — молярная масса в г/моль — постоянная величина для каждого дан ного вещес тва.

Значение молярн ой массы численно совпада ет с относи тельной молекулярн ой массой вещества или относитель ной атомной массой элемента.

Определение, данное молю, опирается на число структурных частиц, содержащихся в 12г углерода. Было установлено, что указанная масса углерода содержит6,02 х10/23 атомов этого элемента. Следовательно, любой хими ческий индивид коли чеством 1 моль содержит6,02 х10/23 структурных части ц (атомов или молекул).

ЧислоN /A=6.02*10/23 носи т название постоянной Авогадро и выведено с испо льзованием закона Авогадро .

Из закона Авогадро следует, что два газа одинаковых объемов при одинаковых условия х, хотя и содерж ат одинаков ое число молекул, имеют неодинаковые массы: масса одного га за во столько раз больше массы другого, во сколько раз относительная молекулярная масса первого больше, чем отн оси тельная молекулярная масса второго, т. е. плотности газ ов относятся как их отн осительные молекулярные массы.

Независи мая оценка значения молярной массы М мож ет быть проведена на основании обобщенного у равнения Кл апейрона — Мен делее ва:PV=m хRT

Где Р – давление газа в замкнутой системе, V – объем системы, m – масса газа, R – молярная газовая постоянная, равная 8, 31*ДЖ/К*моль, Т – абсолютная температура.

Химия относится к естественным наукам, изучающим окружающий нас материальный мир, его явления и законы.

Основным законом природы является закон вечности материи и ее движения. Отдельные формы движения материи изучаются отдельными науками. Место химии, имеющей дело главным образом с молекулярным (и атомным) уровнем организации материи, между физикой элементарных частиц (субатомный уровень) и биологией (надмолекулярный уровень).

Химия— наука о веществах, их составе, строении, свойствах и превращениях, связанных с изменением состава, строения и свойств образующих их частиц.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ.

АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЕ УЧЕНИЕ

Представление об атомах, как конструкционных элементах вещественного мира, зародилось еще в древней Греции (Левкипп, Демокрит, 1У-Ш вв. до н. э.). Но только в конце XVIII — начале XIX в. было создано атомно-молекулярное учение. Важнейший вклад в обобщение накопленного материала был сделан М. В. Ломоносовым.

Атомно-молекулярное учение включает в себя следующие основные положения:

1. Все вещества не являются сплошными, а состоят из частиц (молекул, атомов, ионов).

2. Молекулы состоят из атомов (элементов).

3. Различия между веществами определяются различиями образующих их частиц, которые отличаются друг от друга составом, строением и свойствами.

4. Все частицы находятся в постоянном движении, скорость которого увеличивается при нагревании.

Атом — наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Это электронейтральная микросистема, поведение которой подчиняется законам квантовой механики.

Химический элемент — вид атомов, имеющих одинаковый положительный заряд ядра и характеризующихся определенной совокупностью свойств.

Изотопы — атомы одного элемента, различающиеся массой (количеством нейтронов в ядре).

Любой химический элемент в природе представлен определенным изотопным составом, поэтому его масса рассчитывается как некоторая средняя величина из масс изотопов с учетом их содержания в природе.

Молекула — наименьшая частица вещества, являющаяся носителем его свойств и способная к самостоятельному существованию.

Простое вещество — вещество, молекулы которого состоят только из атомов одного элемента.

Аллотропия — способность элемента образовать простые вещества, имеющие различный состав, строение и свойства.

Разновидности аллотропных модификаций определяются:

• различным числом атомов элемента в составе молекулы простого вещества, например, кислород (О₂) и озон (О₃).

• различиями в строении кристаллической решетки простого вещества, например, соединения углерода: графит (плоская, или двумерная, решетка) и алмаз (объемная, или трехмерная решетка).

Сложное вещество — вещество, молекулы которого состоят из атомов разных элементов.

Сложные вещества, состоящие только из двух элементов, называются бинарными, например:

Ø гидриды: CaH₂, LiH, NaH;

Сложные соединения, состоящие более чем из двух элементов, относятся к основным классам неорганических соединений. Это гидроксиды (кислоты и основания) и соли, в том числе комплексные соединения.

Атомы и молекулы имеют абсолютную массу, например, масса атома С 12 равна 2·10 -26 кг.

Такими величинами пользоваться на практике неудобно, поэтому в химии принята относительная шкала масс.

Атомная единица массы (а. е. м.) равна 1/12 массы изотопа С 12 .

Относительная атомная масса (А_r — безразмерная величина) равна отношению средней массы атома к а. е. м.

Относительная молекулярная масса (М_r — безразмерная величина) равна отношению средней массы молекулы к а. е. м.

Число Авогадро — число частиц (атомов, молекул, ионов и др.), содержащееся в 1 моле любого вещества.

Более точные значения некоторых фундаментальных констант приводятся в таблицах приложения.

Молярная масса вещества (М) — это масса 1 моля вещества. Она рассчитывается как отношение массы вещества к его количеству:

(1)

Молярная масса численно равна А_r (для атомов) или М_r (для молекул).

Из уравнения 1 можно определить количество вещества, если известны его масса и молярная масса:

(2)

Молярный объем (V_m для газов) — объем одного моля вещества. Рассчитывается как отношение объема газа к его количеству:

(3)

Объем 1 моля любого газа при нормальных условиях (Р = 1 атм = 760 мм. рт. ст. = 101,3 кПа; T = 273ТС = 0°С) равен 22,4 л.

(4)

Плотность вещества равна отношению его массы к объему.

Тема лекции: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ.

План:

МЕСТО ХИМИИ СРЕДИ ДРУГИХ НАУК

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ. АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЕ УЧЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ

ОСНОВНЫЕ ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ

ХИМИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ. ЗАКОН ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ОТНОШЕНИЙ

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ. КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ