1. Основные понятия химии: атом, молекула, химический элемент, протон, нейтрон, электрон.
Ответ: АТОМ (от греч. atomos — неделимый), мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства. В центре атома находится положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома; вокруг движутся электроны, образующие электронные оболочки, размеры которых (~10 в -8 степени см) определяют размеры атома. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре (заряд всех электронов атома равен заряду ядра), число протонов равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Атомы могут присоединять или отдавать электроны, становясь отрицательно или положительно заряженными ионами.
МОЛЕКУЛА (новолат. molecula, уменьшит. от лат. moles-масса), микрочастица, образованная из двух или большего числа атомов и способная к самостоятельному существованию. Имеет постоянный состав (качеств. и количеств.) входящих в нее атомных ядер и фиксирующий число электронов и обладает совокупностью св-в, позволяющих отличать одну молекулу от других, в т. ч. от молекул того же состава. Молекула как система, состоящая из взаимодействующих электронов и ядер, может находиться в различных состояниях и переходить из одного состояния в другое вынужденно (под влиянием внеш. воздействий) или самопроизвольно.
Хими́ческий элеме́нт — совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и числом протонов, совпадающим с порядковым (атомным) номером в таблице Менделеева.
ПРОТОН (от греч. protos- первый), стабильная элементарная частица, входящая в состав всех ядер атомов хим. элементов. Число протонов в ядре атома данного хим. элемента равно атомному номеру этого элемента и определяет место элемента в периодической системе химических элементов.
НЕЙТРОН (англ. neutron, от лат. neuter-ни тот, ни другой), электрически нейтральная элементарная частица (n), входящая наряду с протонами (р)в состав практически всех атомных ядер. Общее название нейтронов и протонов в атомном ядре-нуклоны. Нейтрон открыт в 1932 Дж. Чедвиком. Число нейтронов N в атомном ядре равно разности массового числа А и заряда ядра Z: N = А — Z; для стабильных ядер легких и средних элементов N примерно равно числу протонов Z; для тяжелых стабильных ядер N в 1,3-1,5 раз больше Z.
ЭЛЕКТРОН (символ е — , е), стабильная элементарная частица с наименьшим отрицат. электрическим зарядом. Абсолютная величина заряда электрона e= 1,6021892 x 10 -19 Кл, или 4,803242 x 10 -10 ед. Электрон- первая элементарная частица, открытая в физике (Дж. Дж. Томсон, 1897); соответствующая ему античастица -позитрон е + — была открыта в 1932. Электрон относится к классу лептонов, т. е. частиц, не проявляющих сильного взаимодействия, в то же время он участвует в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях (см. Элементарные частицы). Электроны могут возникать при распаде отрицательно заряженного мюона,-распаде, др. р-циях элементарных частиц.
2. Изотопы, изотоны, аллотропия.
ИЗОТОПЫ разновидности атомов химического элемента, имеющие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов в ядре. У изотопов данного элемента одинаковый атомный номер (равный числу протонов) и почти одинаковые химические свойства, но разные массовые числа (определяемые числом протонов и нейтронов) и немного различающиеся физические свойства. Изотопы были открыты независимо Б.Болтвудом в 1906 и Г.Мак-Коем и В.Россом в 1907 при изучении радиоактивности тяжелых элементов, а термин «изотоп» предложил английский химик Ф.Содди в 1910.
Изото́ны (от др.-греч. ισος — «равный», «одинаковый», и τόπος — «место», с заменой в последнем слове «п» на «н») — нуклиды, имеющие одинаковое количество нейтронов, но различающиеся по числу протонов в ядре. (Изото́ны (от др.-греч. ισος — «равный», «одинаковый», и τόπος — «место», с заменой в последнем слове «п» на «н») — нуклиды, имеющие одинаковое количество нейтронов, но различающиеся по числу протонов в ядре. Примером изотонов могут служить нуклиды 15 7N, 14 6C, имеющие по 8 нейтронов.)
Аллотро́пия (от др.-греч. αλλος — «другой», τροπος — «поворот, свойство») — существование двух и более простых веществ одного и того же химического элемента, различных по строению и свойствам — так называемых аллотропных модификаций или форм. Явление аллотропии обусловлено либо различным составом молекул простого вещества (аллотропия состава), либо способом размещения атомов или молекул в кристаллической решётке (аллотропия формы).
(АЛЛОТРОПИЯ существование химических элементов в двух или более молекулярных либо кристаллических формах. Например, аллотропами являются обычный кислород O2 и озон O3; в этом случае аллотропия обусловлена образованием молекул с разным числом атомов. Чаще всего аллотропия связана с образованием кристаллов различных модификаций.)
1.Основные понятия в химии: вещество, молекула, атом. Строение атома. Химический элемент. Изотопы. Атомная единица массы. Число Авогадро. Моль.
Химия- наука о веществах и их превращениях друг в друга.
Вещества- это химически чистые вещества
Химически чистое вещество- это совокупность молекул, имеющих одинаковый качественный и количественный состав и одинаковое строение.
Молекула — мельчайшие частицы вещества, обладающие всеми его химическими свойствами; молекула состоит из атомов.
Атом- это химически неделимые частицы, из-за которых образованы молекулы. ( для благородных газов молекула и атом одно и тоже, Не, Ar)
Атом- электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра, вокруг которого по своим строго определенным законам распределены отрицательно заряженные электроны. Причём суммарный заряд электронов равен заряду ядра.
Ядро атомов состоит из положительно заряженных протонов (р) и нейтронов (n) не несущих никакого заряда. Общее название нейтронов и протонов – нуклоны. Масса протонов и нейтронов практически одинакова.
Электроны (е — ) несут отрицательный, заряд равный заряду протона. Масса е — составляет приблизительно 0,05% от массы протона и нейтрона. Таким образом, вся масса атома сосредоточена в его ядре.
Число р в атоме, равные заряду ядра , называется порядковым номером (Z), так как атом электронейтрален число е — равно числу р.
Массовым числом (А) атома называется сумма протонов и нейтронов в ядре. Соответственно число нейтронов в атоме равно разности между А и Z. (массовым числом атома и порядковым номером).(N=А-Z).
17 35 Cl р=17, N=18, Z=17. 17р + , 18n 0 , 17е — .
Химические свойства атомов определяется их электронным строением (число электронов), которое равно порядковому номеру атомов (заряду ядра). Следовательно, все атомы с одинаковым зарядом ядра в химическом отношении ведут себя одинаково и рассчитываются как атомы одного и того же химического элемента.
Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. (110 химических элементов).
Атомы, имея одинаковый заряд ядра, могут различаться массовым числом, что связанно с различным числом нейтронов в их ядрах.
Атомы, имеющие одинаковый Z, но различное массовое число называются изотопы.
Изотопы водорода Н:
Название: протий дейтерий тритий
Состав ядра: 1р 1р+1n 1р+2n
Протий и дейтерий-стабильны
Тритий-распадается(радиоактивный) Используется в водородных бомбах.
Атомная единица массы. Число Авогадро. Моль.
Массы атомов и молекул очень малы (приблизительно 10 -28 до 10 -24 г.), для практического отображения этих масс целесообразно ввести свою единицу измерения, которая бы приводила к удобной и привычной шкале.
Т.к масса атома сосредоточена в его ядре, состоящих из практически одинаковых по массе протонов и нейтронов, то логично за единицу массы атомов принять массу одного нуклона.
Условились за единицу массы атомов и молекул принять одну двенадцатую изотопа углерода, имеющее симметричное строение ядра (6р+6n). Эту единицу называют атомной единицей массы (а.е.м.), она численно равна массе одного нуклона. В этой шкале массы атомов близки к целочисленным значениям: Не-4; Al-27; Ra-226 а.е.м……
Рассчитаем массу 1 а.е.м в граммах.
= 1/12 ( 12 С)= =1,66*10 -24 г/а.е.м
Рассчитаем, какое количество а.е.м содержится в 1г.
=
=6,02 *
NA= 6,02 *-число Авогадро
Полученное соотношение называется числом Авогадро, показывает сколько а.е.м содержится в 1г.
Массы атомов, приведенные в Периодической таблице выражены в а.е.м
Молекулярная масса- это масса молекулы, выраженная в а.е.м, находится как сумма масс всех атомов, образующих данную молекулу.
Для перехода от а.е.м к практически используемой в химии 1 г ввели порционный подсчёт количества вещества причём в каждой порции содержится число NA структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов). В этом случае масса такой порции, называемой 1 моль, выраженной в граммах, численно равна атомной или молекулярной массе, выраженных в а.е.м.
=98а.е.м*1,66*
*6,02*
=
Как видно молекулярная и молярная массы численно равны.
1 моль – количество вещества, содержащее число Авогадро структурных единиц (атомов, молекул, ионов).
Молекулярная масса(М)— масса 1 моль вещества, выраженная в граммах.
Количество вещества-V(моль); масса вещества м(г); молярная масса М(г/моль)-связаны соотношением: V=;
2Н2О+ О2 2Н2О
2.Основные законы химии
Закон постоянства состава вещества- химически чистое вещество независимо от способа получения всегда имеет постоянный качественный и количественный составы.
Вещества с постоянным составом называются- дальтониты. В качестве исключения известны вещества неизменного состава- бертолиты (оксиды, карбиды, нитриды)
Закон сохранения массы (Ломоносов)- масса веществ вступивших в реакцию всегда равна массе продуктов реакции. Из этого следует что атомы в ходе реакции не исчезают и не образуются они переходят из одних веществ в другие. На этом основан подбор коэффициентов в уравнении химической реакции, число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения должно быть равно.
Закон эквивалента- в химических реакциях вещества реагируют и образуются в количествах равных эквиваленту (Сколько эквивалента одного вещества израсходовано, ровно столько же эквивалентов израсходовано или образовалось другого вещества).
Эквивалент- количество вещества, которое в ходе реакции присоединяет, замещает, высвобождает один моль атомов (ионов) H. Масса эквивалента выраженная в граммах называется эквивалентной массой (Э).
Закон Дальтона- общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений всех компонентов газовой смеси.
Закон Авогадро- равные объёмы различных газов при одинаковых условиях содержат равное число молекул.
Следствие: один моль любого газа при нормальных условиях (t=0 градусов или 273K и P=1 атмосфера или 101255 Паскаль или 760 мм. Рт. Столба.) занимает V=22,4 л.
V который занимает один моль газа называется молярным объёмом Vm.
Зная объём газа (смеси газа) и Vm при данных условиях, легко рассчитать количество газа (газовой смеси) =V/Vm.
Уравнение Менделеева- Клапейрона.- связывает количество газа с условиями, при которых он находится. pV=(m/M)*RT= *RT
При использовании данного уравнения все физические величины должны быть выражены в СИ : p-давление газа (паскаль), V-объём газа (литры), m- масса газа (кг.) , М -молярная масса (кг/моль), Т-температура по абсолютной шкале (К), Ню-количество газа (моль), R- газовая постоянная = 8,31 Дж/(моль*К).
Д- относительная плотность одного газа по другому- отношение М газа к М газа, выбранного в качестве стандарта, показывает во сколько раз один газ тяжелее другого Д=М1/М2.
Способы выражения состава смеси веществ.
Массовая доля W- отношение массы вещества к массы всей смеси W=((m в-ва)/(m р-ра))*100%
Мольная доля æ -отношение кол-ва в-ва, к общему кол-ву всех вв. в смеси.
æ = 
1/
Σ
Большинство химических элементов в природе представлены в виде смеси различных изотопов; зная изотопный состав химического элемента, выраженный в мольных долях, рассчитывают средневзвешенное значение атомной массы этого элемента, которая и переводится в ИСХЭ. А= Σ (æi*Аi)= æ1*А1+ æ2*А2+…+ æn*Аn , где æi- мольная доля i-ого изотопа , Аi- атомная масса i-ого изотопа.
Объёмная доля (φ)- отношение Vi к объёму всей смеси. φi=Vi/VΣ
Зная объёмны состав газовой смеси, рассчитывают Мср смеси газов. Мср= Σ (φi*Mi)= φ1*М1+ φ2*М2+…+ φn*Мn
Атом, молекула, вещество
Атом — электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Атомное ядро состоит из элементарных частиц протона и нейтрона; вокруг атомного ядра по замкнутым орбиталям двигаются электроны.
Протон (р) — элементарная частица с относительной массой 1,00728 атомной единицы массы (а.е.м.) и зарядом +1 условную единицу.
Нейтрон (n) — элементарная нейтральная частица с относительной массой 1,00866 атомной единицы массы.
Число нейтронов в ядре N определяют по формуле:
где А — массовое число, Z — заряд ядра, равный числу протонов (порядковому номеру).
Электрон (е – ) — элементарная частица с массой 1/1836 а. е. м. и условным зарядом –1. Число электронов в атоме равно заряду ядра атома.
В таблице 1 приведены электронные конфигурации атомов химических элементов первых четырех периодов.
Химический элемент — совокупность атомов с определенным значением (величиной) заряда ядра.
Изотопы — атомы одного и того же элемента, содержащие в своих ядрах одинаковое число протонов, но различное число нейтронов.
Молекула — наименьшая электронейтральная частица вещества, способная к самостоятельному существованию и обладающая его химическими свойствами.
Вещество — любая совокупность атомов и молекул.
Простое вещество образуют одинаковые атомы (например, H2, N2).
Сложное вещество образуют атомы двух и более видов (например, H2SO4, NH3).
Свойства веществ (температуры плавления и кипения, плотность, цвет и т.д.) относятся к совокупности атомов.
Из молекул состоят вещества в газообразном и парообразном состоянии. В твердом состоянии из молекул состоят лишь вещества, кристаллическая решетка которых имеет молекулярную структуру. Это практически все органические вещества, большинство неметаллов, углекислый газ и вода. У них сравнительно низкие температуры плавления и кипения.
В узлах веществ с атомными кристаллическими решетками находятся отдельные атомы, соединенные между собой очень прочными ковалентными связями. Для этих веществ характерны высокая прочность, высокие температуры плавления (например, алмаз, диоксид кремния).
В узлах веществ с металлическими кристаллическими решетками находятся ионы, между которыми двигаются электроны, общие для всего образца. Это обусловливает общие для металлов свойства: высокую электро- и теплопроводность, характерный металлический блеск.
В узлах веществ с ионными кристаллическими решетками находятся ионы. Их образуют вещества с ионной связью. К таким веществам относятся соли, некоторые оксиды и гидроксиды металлов. Вещества с ионной решеткой отличаются сравнительно высокой твердостью и прочностью, они тугоплавки и нелетучи.
Усвоение учебного материала по данной теме на ЕГЭ проводят с помощью заданий базового уровня сложности с кратким ответом.
1. Основные понятия и определения; Атом. Молекула. Химический элемент.
Атомно- молекулярное учение – это учение о строении вещества из атомов и молекул, основными положениями которого являются:
1.Вещества состоят из молекул. Молекула- это наименьшая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства.
2. Молекулы состоят из атомов. Атом – это наименьшая частица химического элемента. которая сохраняет его химические свойства.
3.Вещества, молекулы которых состоят из атомов одного элемента, называются простыми веществами. Вещества, молекулы которых состоят из атомов разных элементов, называются сложными веществами.
4. Молекулы и атомы находятся в непрерывном движении. С повышением температуры скорость движения молекул увеличивается. Характер движения частиц зависит от агрегатного состояния вещества ( у твердых веществ – колебательные, у жидких – колебательные и скачкообразные, у газов – хаотичные по всему объему).
5. В результате химических реакций молекулы одних веществ превращаются в молекулы других веществ.
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.
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.
Природа устроена так, что один и тот же элемент может существовать в виде двух или нескольких изотопов. Изотопы отличаются друг от друга только числом нейтронов в ядре (числом N). Поскольку нейтроны практически не влияют на химические свойства элементов, все изотопы одного и того же элемента химически неотличимы.
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.
Масса атома, выраженная в килограммах или граммах, называется абсолютной атомной массой. Чаще пользуются относительной атомной массой, которая выражается в атомных единицах массы (а.е.м.). Относительная атомная масса представляет собой отношение массы какого-нибудь атома к массе 1/12 части атома углерода. Иногда говорят более коротко: атомный вес. Относительная атомная масса и атомный вес, фактически, безразмерные величины (масса какого-либо атома делится на массу части атома углерода), поэтому обозначение «а.е.м.» после численного значения обычно опускают . Термины “относительная атомная масса”, “атомная масса”, “атомный вес” в научном химическом языке обычно используются равноправно и между ними просто не делают различий.
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.
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
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.