Основні поняття атомно-молекулярного вчення. Атом. Молекула. Хімічний елемент
Хімія підготовка до ЗНО та ДПА
Комплексне видання
ЧАСТИНА І
ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ
ОСНОВНІ ЗАКОНИ Й ПОНЯТТЯ ХІМІЇ
Основні поняття атомно-молекулярного вчення. Атом. Молекула. Хімічний елемент
Основними поняттями атомно-молекулярного вчення є “молекула”, “атом”, “хімічний елемент”, “прості й складні речовини”.
Молекула – це найменша частинка речовини, що здатна існувати самостійно, зберігаючи основні хімічні властивості цієї речовини. Існування молекул підтверджується численними експериментальними
10-7 м, а маса невеликих молекул – близько 10-26 кг.Молекули можуть мати електричний заряд. Такі частинки називають іонами. У цьому разі окремі молекули індивідуально можуть існувати тільки в розчиненому або розплавленому стані, однак у будь-якому стані вони можуть існувати разом з протилежно зарядженими частинками, щоб тіло в цілому не мало електричного заряду.
Властивості молекул зберігають і обумовлюють такі властивості речовин, як агрегатний стан, колір, смак, запах, густина, температури кипіння й плавлення, електропровідність, діелектрична проникність, здатність вступати в хімічні взаємодії з іншими речовинами. Однак це не означає, що молекули мають ці властивості. Більшість фізичних властивостей речовин притаманні тільки сукупності молекул. Наприклад, в окремої молекули не може бути температури кипіння або плавлення, проте такі властивості молекул, як маса, розмір, дипольний момент і здатність взаємодіяти одна з одною, обумовлюють температуру плавлення й кипіння, а відповідно, й агрегатний стан у певних умовах.
Залежність властивостей речовин від властивостей молекул
Властивість молекули | Властивість речовини, що обумовлена властивістю молекули |
1. Маса | Густина речовин, температури кипіння й плавлення |
2. Розмір | Густина речовин |
3. Здатність притягуватися одна до одної | Густина речовин, температури кипіння й плавлення |
4. Форма | Запах, смак |
5. Дипольний момент | Діелектрична проникність, і магнітна сприйнятливість |
6. Здатність до поляризації | Коефіцієнт заломлення, діелектрична проникність |
7. Електричний заряд | Агрегатний стан, твердість, електропровідність |
8. Здатність поглинати й випромінювати світло | Колір речовини |
Молекули складаються з атомів, які з’єднані між собою хімічними зв’язками в певній послідовності й певним чином зорієнтовані в просторі. Кількість атомів у молекулах може бути від одного (наприклад, одноатомні молекули інертних газів або одноатомні іони), двох (Н2, О2 та ін.) до кількох тисяч (молекули полімерів, білків, нуклеїнових кислот).
Усі молекули однієї речовини мають однаковий склад, розміри, масу й інші властивості. Молекули різних речовин відрізняються за складом, розмірами, порядком з’єднання атомів (для молекул ізомерних речовин), властивостями.
Між молекулами в будь-якому стані є певні відстані (пустоти). Відстані між молекулами визначаються агрегатним станом, в якому перебуває речовина. Найбільша відстань у газоподібному стані (10-8 10-7 м – значно більша за розмір самих молекул), у рідкому й твердому станах відстані між молекулами приблизно однакові й перебувають у межах 10-10 м. Завдяки цьому при переході з твердого стану в рідкий об’єм речовини змінюється зовсім трохи: найчастіше збільшується, а іноді (дуже рідко) зменшується (наприклад, при плавленні льоду). А при переході з твердого або рідкого стану в газоподібний об’єм речовини змінюється в тисячу й більше разів.
Молекули перебувають у безперервному хаотичному русі. У твердих речовинах вони роблять коливальні рухи щодо свого рівноважного положення, у рідинах – коливальні рухи й можливі прямолінійні рухи, що забезпечує здатність рідин текти, а в газах молекули рухаються хаотично прямолінійно.
При проходженні хімічних реакцій молекули руйнуються, утворюючи нові молекули інших речовин.
Атом – це хімічно неподільна електронейтральна частинка речовини, що складається з позитивно зарядженого ядра й негативно заряджених електронів.
Атом характеризує певна маса, розміри, склад, будова електронної оболонки тощо. Маса атома має дуже маленькі значення, близько 10-27 10-25 кг. Радіуси атомів становлять приблизно 10-10 м.
Атом складається із субатомних частинок – протонів і нейтронів та елементарних частинок – електронів. Протони й нейтрони перебувають у центрі атома й є його ядром, радіус якого становить приблизно 10-14 10-15 м, тобто на п’ять порядків менше від радіуса атома. Електрони утворюють електронну оболонку, розміри якої визначають розміри атома, і хаотично рухаються навколо ядра атома з високою швидкістю.
При проходженні хімічних реакцій атоми не зникають і не утворюються з нічого, вони можуть перегруповуватися або переходити від однієї молекули до іншої. У хімічних реакціях може змінюватися будова й склад електронної оболонки атома.
Кількісними характеристиками атома є заряд його ядра й маса атома. Атоми, що мають однаковий заряд ядра, є атомами одного хімічного елемента. їм притаманні однакові хімічні властивості. Таким чином, атом – це носій властивостей хімічного елемента. Водночас атоми одного елемента можуть мати різну масу внаслідок явища ізотопії.
Для кількісної характеристики атомів використовують подані нижче величини:
Протонне число – число протонів, що входять до складу ядра атома.
Нейтронне число – число нейтронів, що входять до складу ядра атома.
Нуклонне число – число нуклонів (протонів і нейтронів) у ядрі атома.
Атоми з однаковим протонним і нейтронним числом називають нуклідами. Нукліди з однаковим протонним числом, але різним нейтронним числом називають ізотопами.
Атоми можуть входити до складу молекул або об’єднуватися у великій кількості, утворюючи речовини атомної будови, наприклад кристали алмазів. Такі скупчення ще називають надмолекулами, тобто кожен окремий кристал алмаза – це одна надмолекула.
Хімічний елемент – це різновид атомів з певним (однаковим) зарядом ядра.
Поняття “хімічний елемент” не можна ототожнювати з поняттям “речовина”. Хімічний елемент – це тип атомів, що характеризуються певною сукупністю властивостей. Він є складовою частиною речовин. При проходженні хімічних реакцій хімічні елементи зберігаються й переходять із однієї речовини в іншу. Нові речовини складаються з тих самих елементів, що й вихідні. Прості й складні речовини – це форми існування хімічних елементів.
Кожен елемент має свою назву й символ. Носієм властивостей хімічних елементів є атом. Входячи до складу різних речовин, атоми кожного елемента надають їм властивостей цього елемента. Наприклад, оксид, сульфід і хлорид Натрію мають деякі спільні властивості завдяки наявності іонів Натрію, а також і відмінність за рахунок іонів Оксигену, Сульфуру й Хлору.
Основною кількісною характеристикою елемента є заряд ядра його атомів, що збігається з порядковим номером цього елемента в Періодичній системі. Не можуть існувати різні хімічні елементи, атоми яких мали б однаковий заряд. На підставі заряду ядра можна визначити елемент.
Маса атома також є кількісною характеристикою хімічного елемента, проте вона не є однозначною. Існують атоми різних елементів, що мають однакову масу. Такі атоми називають ізобарами, наприклад атом Калію-40 та Кальцію-40. Окрім того, можуть існувати атоми одного елемента, але з різною масою – ізотопи (наприклад, Калій-39 та Калій-40).
За будовою електронної оболонки хімічні елементи поділяють на s-, p-, d – і f-елементи. За хімічними властивостями елементи поділяють на металічні та неметалічні. Атоми металічних елементів переважно віддають електрони в хімічних реакціях, а атоми неметалічних – переважно приймають. За хімічними властивостями також виокремлюють групи та родини елементів, наприклад лужні й лужноземельні метали, інертні гази, родина лантаноїдів тощо.
Зараз налічують 118 хімічних елементів, серед яких елементи з порядковим номером до 92 (за невеликим винятком) існують у природі, а інші отримані штучно.
Прості речовини – це речовини, які. складаються з атомів одного хімічного елемента, тобто це форма існування хімічного елемента у вільному стані.
Так, кисень О2, озон О3, сірка S8, графіт С – це прості речовини, що складаються з атомів хімічних елементів Оксигену (О), Сульфуру (S) і Карбону (С). Зараз налічують понад 500 простих речовин. Той факт, що простих речовин значно більше від кількості хімічних елементів, пояснюється явищем алотропії, коли атоми одного елемента можуть утворювати кілька простих речовин. Прості речовини, що складаються з атомів одного хімічного елемента, називають алотропними формами, або модифікаціями.
Складні речовини – це речовини, які складаються з атомів різних елементів, тобто це форма існування хімічних елементів у зв’язаному стані.
Так, вода Н2О, сірчистий газ SO2, вуглекислий газ СО2, сірковуглець CS2, етиловий спирт С2Н5ОН – складні речовини, що складаються з атомів хімічних елементів Гідрогену (Н), Оксигену (О), Сульфуру (S), Карбону (С). Зараз налічують понад 17 млн. складних речовин, з яких понад 5 млн. відносять до неорганічних, а понад 12 млн. – до органічних, і щороку синтезують або відкривають іще близько 200 тис. нових речовин.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...