Классификация атомно-молекулярных частиц и образований

ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ

Классификация атомно-молекулярных частиц и образований

Химия– это наука о веществах и закономерностях их превращений.

Объектами изучения в химии являются: атомы, ионы, молекулы, радикалы, растворы, коллоидные и дисперсные частицы, газообразные, жидкие, кристаллические, стеклообразные и полимерные системы, а также координационные, клатратные и кластерные соединения.

Атом– наименьшая (неделимая химическим путём) часть элемента, сохраняющая все свойства, определяемые зарядом ядра и электронной оболочкой.

Составная часть вещества, содержащая одинаковые атомы, называется химическим элементом.

Атомный номер равен числу протонов в атомном ядре. В электронной оболочке электронейтрального атома содержится электронов.

Массовое число равно числу протонов и числу нейтронов в атомном ядре; .

Нуклиды– атомы с определённым числом протонов и нейтронов.

Изотопы– атомы с одинаковым , но разными .

Изобары– атомы с одинаковым , но разными .

Изотоны – атомы с одинаковым , но разными .

Элемент обозначается установленным одно- или двухбуквенным символом. Левые индексы указывают массовое число (верхний) и число протонов (нижний).

Таблица 1.1 - Классификация нуклидов

Нуклид	Изотоп				Вид нуклида
	протий дейтерий тритий				Изотопы
	углерод углерод углерод				Изотопы
	аргон калий кальций				Изобары
	радий торий				Изотоны

Абсолютная атомная масса ( )– это масса атома, выраженная в килограммах .

Массы атомов очень малы:

поэтому вместо абсолютных атомных масс обычно используют относительные атомные массы.

Относительная атомная масса [1] -это число, которое показывает, во сколько раз масса данного атома больше части массы изотопа углерода .

Атомная единица массы равна части изотопа углерода:

Относительную атомную массу элемента можно вычислить по формуле (это безразмерная величина):

Пример: .

.

.

Молекула– наименьшая частица вещества, определяющая его свойства, способная к самостоятельному существованию. Состоит из одинаковых или разных атомов.

Относительная молекулярная масса вещества – это число, которое показывает, во сколько раз масса молекулы этого вещества больше атомной единицы массы .

равна сумме относительных атомных масс, из которых состоит молекула вещества, с учётом числа атомов каждого элемента:

Количество вещества (латинская буква или греческая ) – это физико-химическая величина, которая показывает число структурных единиц (молекул, атомов, ионов и др.), образующих это вещество. Единицей количества вещества является моль (от латинского – масса).

Моль– это количество вещества, которое содержит столько структурных единиц, сколько атомов содержится в изотопа углерода

Масса одного моля вещества называется молярной массой, обозначается символом и выражается в или .

Молярная массаравна отношению массы вещества к его количеству :

.

Числовое значение молярной массы вещества в равно относительной молекулярной массе , если вещество состоит из молекул, или относительной атомной массе , если вещество состоит из атомов.

простыми

- сложными

Рисунок 1.1 - Молекула воды Рисунок 1.2 - Молекула этанола

Атомы в молекуле удерживаются химическими связями, возникающими в результате обобществления или перераспределения внешних (валентных) электронов. Каждая обобществлённая пара электронов изображается чертой, соединяющей связываемые атомы (рисунок и ).

Ионы –заряженные одно- или многоатомные частицы, образующиеся в результате отрыва или присоединения электрона (электронов) от атома или молекулы с образованием энергетически устойчивых электронных оболочек:

Образование сложных ионов возможно путём присоединения к нейтральным молекулам других ионов:

.

Образование поваренной соли из простых веществ сопровождается полным переходом электрона от натрия к хлору с образованием ионов и . В кристаллическом нет молекул. Кристалл поваренной соли состоит из катионов и анионов , которые образуют трёхмерную решётку. Каждый из ионов занимает центр октаэдра, вершины которого заняты ионами противоположного знака.

Способность атома присоединять или замещать определённое число других атомов называют валентностью. Мерой валентности считают число атомов водорода или кислорода, присоединённых к элементу , при условии, что водород одно-, а кислород двухвалентен.

Степень окисления– условный заряд атома элемента, полученный в предположении, что соединение состоит только из ионов. Она может быть положительной, отрицательной, нулевой, дробной и обозначается арабской цифрой со знаком или «-», а ноль в виде верхнего правого индекса символа элемента: .

Для определения степени окисления элемента в соединении или ионе пользуются следующими правилами:

1. В простых веществах степень окисления равна нулю.

2. Постоянную степень окисления имеют щелочные ( ) и щелочно-земельные ( ) элементы, а также фтор .

3. Водород в большинстве соединений имеет степень окисления , в гидридах - ; степень окисления кислорода, как правило, равна - , например, в молекуле .Однако в пероксидах , где реализуется связь между атомами кислорода , так называемая пероксидная цепочка, степень окисления равна .

4. В бинарных соединениях неметаллов отрицательная степень окисления приписывается элементу, расположенному справа

5. Алгебраическая сумма степеней окисления элементов в молекуле равна нулю, иона – его заряду.

Пример.Определим степень окисления серы в соединении Имеем:

.

Определим степень окисления иона в соединении .

Радикалы –частицы, образующиеся при разрыве химической связи, и (или) содержащие нескомпенсированную валентность:

Формульная единица –электронейтральное образование немолекулярного строения Термин особенно применим к соединениям непостоянного состава.

Эмпирическая формуласоставляется из атомных символов элементов, записываемых в определённом порядке друг за другом.

Молекулярная формуласоответствует истинному молекулярному составу соединения: , а не . При изменении состава молекулы в зависимости от температуры берут самую простую формулу: вместо .

В структурной формулеуказываются последовательность соединения атомов в молекуле (плоская структурная формула) и пространственное расположение атомов в соединении (проекционная структурная формула). На рис. представлена классификация атомно-молекулярных частиц и образований и их взаимосвязи.

Рисунок 1.3 - Классификация атомно-молекулярных частиц и

образований

Электроотрицательность – способность атома оттягивать на себя электрон в химическом соединении.

В основу электроотрицательности положены следующие физические обоснования (шкалы):

Шкала Полинга базируется на энергии связи при образовании сложного вещества из простых.

Шкала Малликена– пропорциональна полуразности первого потенциала ионизации и сродства к электрону :

Разность электроотрицательностей элементов в соединении пропорциональна ионности связи взаимодействующих атомов; нулевая разность соответствует образованию чисто ковалентной связи.