Атомно-молекулярне
вчення.
Закон збереження маси
речовин. Складання хімічних рівнянь. Розрахунки за хімічними рівнянь.
Хімія - наука про речовини, закономірності їх
перетворень (фізичні і хімічні властивості) і застосуванні. В даний час
Відомо понад 100 тис. неорганічних і понад 4 млн. органічних сполук.
Хімічні явища: одні речовини перетворюються на
інші, що відрізняються від вихідних складом і властивостями, при цьому склад ядер
атомів не змінюється.
Фізичні явища: змінюється фізичний стан
речовин (пароутворення, плавлення, електропровідність, виділення тепла і
світла, Ковкість та ін) або утворюються нові речовини зі зміною складу ядер
атомів.
Атомно - молекулярне
вчення.
1. Всі речовини складаються з молекул. Молекула --
найменша частинок речовини, що володіє його хімічними властивостями.
2. Молекули складаються з атомів. Атом - найменша
частинка хімічного елемента, яка зберігає всі його хімічні властивості.
Різним елементам відповідають різні атоми.
3. Молекули й атоми знаходяться в безперервному русі;
між ними існують сили тяжіння і відштовхування.
Хімічний елемент - це вид атомів, що характеризується
певними зарядами ядер і будовою електронних оболонок. В даний час
відомо 110 елементів: 89 з них знайдені в природі (на Землі), решта
отримані штучним шляхом. Атоми існують у вільному стані, в
з'єднаннях з атомами того ж або інших елементів, утворюючи молекули. Здатність
атомів вступати у взаємодію з іншими атомами і утворювати хімічні
з'єднання визначається його будовою. Атоми складаються з позитивно
зарядженого ядра і негативно заряджених електронів, що рухаються навколо нього,
утворюючи електронейтральної систему, яка підкоряється законам, характерним
для мікросистем.
Атомне ядро - центральна частина атома, що складається з Z
протонів і N нейтронів, в якій зосереджена основна маса атомів.
Заряд ядра - позитивний, за розміром дорівнює кількості
протонів або електронів в нейтральному атомі і збігається з порядковим
номером елемента в періодичній системі. Сума протонів і нейтронів атомного
ядра називається масовим числом A = Z + N.
Ізотопи - хімічні елементи з однаковими зарядами
ядер, але різними масовими числами за рахунок різної кількості нейтронів в ядрі.
Масове число -->
A
Е
63
Cu і
65
Cu і
35
Cl і
37
Cl
Заряд ядра -->
Z
29
29
17
17
Хімічна формула - це умовна запис складу
речовини за допомогою хімічних знаків (запропоновані в 1814 р. Й. Берцеліусом) і
індексів (індекс - цифра, що стоїть справа внизу від символу. Позначає число
атомів у молекулі). Хімічна формула показує, атоми яких елементів і в
якому відношенні з'єднані між собою в молекулі.
Алотропія - явище освіти хімічним елементом
кількох простих речовин, що розрізняються за будовою і властивостями. Прості
речовини-молекули, що складаються з атомів одного і того ж елементу.
Cложно речовини - молекули, які складаються з атомів
різних хімічних елементів.
Міжнародна одиниця атомних мас дорівнює 1/12
маси ізотопу 12C - основного природного ізотопу вуглецю.
1 а.е.м = 1/12 • m (12C)
= 1,66057 • 10-24 г
Відносна атомна маса (Ar) - безрозмірна
величина, що дорівнює відношенню середньої маси атома елемента (з урахуванням процентного
вмісту ізотопів у природі) до 1/12 маси атома 12C.
Середня абсолютна маса атома (m) дорівнює відносній
атомної масі, помноженої на а.е.м.
Ar (Mg) = 24,312
m (Mg) = 24,312 • 1,66057 • 10-24
= 4,037 • 10-23 г
Відносна молекулярна маса (Mr) - безрозмірна
величина, що показує, у скільки разів маса молекули даної речовини більше 1/12
маси атома вуглецю 12C.
Mr = mr/(1/12
Mа (12C))
mr - маса молекули даної речовини;
Mа (12C) - маса атома вуглецю 12C.
Mr = S Ar (е). Відносна
молекулярна маса речовини дорівнює сумі відносних атомних мас усіх
елементів з урахуванням індексів.
Абсолютна маса молекули дорівнює відносній
молекулярної маси, помноженої на а.е.м. Число атомів і молекул у звичайних
зразках речовин дуже велике, тому при характеристиці кількості речовини
використовують спеціальну одиницю вимірювання - моль.
Кількість речовини, моль. Чи означає певне число
структурних елементів (молекул, атомів, іонів). Позначається n, вимірюється в моль. Моль - кількість речовини, що містить стільки ж
часток, скільки міститься атомів у 12 г вуглецю.
Число Авогадро ді Кваренья (NA). Кількість
частинок в 1 моль будь-якої речовини одне й те саме і дорівнює 6,02 • 1023. (Постійна
Авогадро має розмірність - моль-1).
Приклад.
Скільки молекул міститься в 6,4 г сірки?
Молекулярна маса сірки дорівнює 32 г/моль. Визначаємо
кількість г/моль речовини в 6,4 г сірки:
n (s) = m (s)/M (s) = 6,4 г/32 г/моль = 0,2 моль
Визначимо число структурних одиниць (молекул),
використовуючи постійну Авогадро NA N (s) = n (s) • NA = 0,2 • 6,02 • 1023 = 1,2 • 1023
Молярна маса показує масу 1 благаючи речовини
(позначається M).
M = m/n
Молярна маса речовини дорівнює відношенню маси речовини
до відповідного кількості речовини.
Молярна маса речовини чисельно дорівнює його
відносній молекулярній масі, однак перша величина має розмірність
г/моль, а другий - безрозмірна.
M = NA • m (1
молекула) = NA • Mr • 1 а.е.м. = (NA • 1 а.е.м.) • Mr = Mr
Це означає, що якщо маса деякої молекули дорівнює,
наприклад, 80 а.е.м. (SO3), то маса одного благаючи молекул дорівнює 80 г.
Постійна Авогадро є коефіцієнтом пропорційності, що забезпечує
перехід від молекулярних співвідношень до молярним. Усі твердження щодо
молекул залишаються справедливими для молей (при заміні, в разі необхідності,
а.е.м. на г) Наприклад, рівняння реакції: 2Na + Cl2 -> 2NaCl,
означає, що два атоми натрію реагують з однією молекулою хлору або, що одне
і те ж, два моль натрію реагують з одним молем хлору.
Закон збереження маси
речовин.
(М. В. Ломоносов, 1748 р.; А. Лавуазьє, 1789 р.)
Маса всіх речовин, що вступили в хімічну реакцію,
дорівнює масі всіх продуктів реакції.
Атомно-молекулярного вчення цей закон пояснює
наступним чином: в результаті хімічних реакцій атоми не зникають і не
виникають, а відбувається їх перегрупування (тобто хімічне перетворення-це
процес розриву одних зв'язків між атомами та освіта інших, в результаті
чого з молекул вихідних речовин утворюються молекули продуктів реакції).
Оскільки число атомів до і після реакції залишається незмінним, то їх загальна
маса також змінюватися не повинна. Під масою розуміли величину, що характеризує
кількість матерії.
На початку 20 століття формулювання закону збереження маси
піддалася перегляду у зв'язку з появою теорії відносності (А. Ейнштейн,
1905 р.), згідно з якою маса тіла залежить від його швидкості і, отже,
характеризує не тільки кількість матерії, але і її рух. Отримана тілом
енергія DE пов'язана зі збільшенням його маси Dm співвідношенням DE = Dm • c2, де с --
швидкість світла. Це співвідношення не використовується в хімічних реакціях, тому що 1
кДж енергії відповідає зміні маси на ~ 10-11 г і Dm практично не може бути виміряна. У ядерних реакціях, де DЕ в ~ 106 разів більше, ніж в хімічних реакціях, Dm слід враховувати.
Виходячи із закону збереження маси, можна складати
рівняння хімічних реакцій і з ним робити розрахунки. Він є основою
кількісного хімічного аналізу.
Складання хімічних
рівнянь.
Включає три етапи:
1. Запис формул речовин, що вступили в реакцію (ліворуч)
і продуктів реакції (праворуч), з'єднавши їх за змістом знаками "+" і
"-->":
HgO -> Hg + O2
2. Підбір коефіцієнтів для кожної речовини так,
щоб кількість атомів кожного елемента в лівій і правій частині рівняння було
однаково:
2HgO -> 2Hg + O2
3. Перевірка числа атомів кожного елемента в лівій і
правій частинах рівняння.
Розрахунки за хімічними рівнянь.
Розрахунки за хімічними рівнянь (стехіометричні
розрахунки) засновані на законі збереження маси речовин. У реальних хімічних
процесах через неповне протікання реакцій і втрат маса продуктів зазвичай
менше теоретично розрахованого. Виходом реакції (h) називають відношення реальної маси продукту (mp) до
теоретично можливою (mт), виражене в частках одиниці або в
відсотках.
h = (mp/mт) • 100%
Якщо в умовах завдань вихід продуктів реакції не
вказаний, його в розрахунках приймають за 100% (кількісний вихід).
Список
літератури
Для підготовки даної роботи були використані
матеріали з сайту http://schoolchemistry.by.ru/
