Химия - это наука о веществе.

Элементарная частица - это неделимый микрообъект в масштабе атомных ядер, который является неделимым.

Субатомная частица - это элементарная или составная частица, которая входит в состав атома. К субатомным частицам относятся электрон, протон и нейтрон.

Нейтрон - элементарная частица, заряда не имеет. По массе почти равен с протоном.

Протон - элементарная частица, носитель положительного заряда. По массе почти равен с нейтроном.

Электрон - элементарная частица, носитель отрицательного заряда. Масса электрона приблизительно равна 1/1836 части массы протона.

Нуклоны - общее название для протонов и нейтронов.

Атом - единица вещества, состоящее из положительно заряженного ядра, которое окружено таким же числом отрицательно заряженных электронов. Атом является электрически нейтральным.

Ядро - центральная часть атома, состоящее из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов; масса каждой из этих частиц приблизительно равна 1 а.е.м.

Атомная единица массы (а.е.м.) - единица массы, применяемая для масс молекул, атомов, атомных ядер и элементарных частиц. Атомная единица массы определяется как 1⁄12 массы атома углерода 12 C.

Атомный (порядковый) номер - суммарное число протонов в ядре атома. Также показывает количество электронов в атоме.

Массовое число - суммарное число нуклонов в атоме.

Атомная масса - массовое число, выраженное в атомных единицах массы. Атомная масса всегда несколько меньше суммы масс частиц, входящих в состав атома, поскольку при образовании атома из этих частиц часть массы превращается в энергию и выделяется в виде излучения (дефект массы).

Дефект масс - разность между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра.

Энергия связи - это энергия, которая потребуется для расщепления ядра на свободные нуклоны.

Изотоп - атомы одного и того же химического элемента с различным числом нейтронов в ядре. Каждый изотоп элемента имеет собственную атомную массу, а порядковый номер и символ элемента остаются неизменными.

Молекула - совокупность атомов, удерживаемых вместе химическими связями.

Химическая связь - это взаимодействие атомов, обусловливающее устойчивость молекулы (или кристалла) как целого.

Электроотрицательность - способность атома притягивать электроны.

Электронная пара - связанное состояние двух взаимодействующих электронов.

Ковалентная неполярная связь - разновидность ковалентной химической связи, которая образуется п ри взаимодействии атомов с одинаковой электроотрицательностью. Между ними образуется электронная пара, которой в равной степени владеют оба атома.

Ковалентная полярная связь - разновидность ковалентной химической связи , которая образуется п ри взаимодействии атомов, значение электроотрицательности которых отличаются, но не резко; происходит смещение общей электронной пары к более электроотрицательному атому.

Ионная связь - связь, которая образуется при взаимодействии атомов, которые резко отличаются друг от друга по электроотрицательности.

Водородная связь - связь, которая образуется между атомами водорода одной молекулы и атомом сильно электроотрицательного элемента (O, N, F) другой молекулы.

Молекулярная масса - сумма атомных масс всех атомов в молекуле.

Межмолекулярное взаимодействие - взаимодействие молекул между собой, не приводящее к разрыву или образованию новых химических связей. К межмолекулярным взаимодействиям относятся все силы межмолекулярного притяжения и отталкивания.

Вандерваальсовы силы - разновидность сил межмолекулярного взаимодействия, благодаря которым вещество имеет три агрегатных состояния.

Полярная молекула - молекула, образованная атомами с помощью ковалентной полярной химической связи.

Число Авогадро - количество частиц в 12 граммах 12 С и равное 6,02·1023 .

1 Моль - это количество вещества, равное числу Авогадро, т.е 6,02·10 23 частиц.

Молярная масса - масса одного моля вещества, измеряется в г/моль.

Ион - НЕэлементарная частица, имеющая заряд за счет удаления или приобретения одного или нескольких электронов.

Катион - положительно заряженный ион.

Анион - отрицательно заряженный ион.

Степень окисления - это такое число электронов, которое необходимо прибавить (восстановить) или отнять (окислить) к иону, чтобы он превратился обратно в нейтральный атом.

Окисление - оттягивание или полное удаление электронов от частицы.

Восстановление - присоединение или приближение электронов к частице.

Комплексный ион - это сложный ион, состоящий из двух и более простых ионов.

Соль - это соединение определенного числа катионов и анионов, которое обладает нулевым результирующим зарядом.

Кристалл соли - устойчивое образование из катионов и анионов, в котором ион каждого типа как можно дальше удален от других ионов с зарядом такого же знака.

Координационное число - число атомов или химических групп, непосредственно присоединенных к центральному атому в комплексном ионе или молекуле.

Сольватация - электростатическое взаимодействие между частицами (ионами, молекулами) растворенного вещества и растворителя. Простыми словами, это просто процесс растворения.

Гидратация - это процесс сольватации в воде.

Катод - отрицательный электрод, который поставляет электроны.

Анод - положительный электрод, который забирает электроны.

Электролиз - это метод разделения компонентов соединения при помощи электрического тока, проходящего через расплавленное соединение или раствор.

1 Фарадей - величина, равная 96485 Кл, представляет собой просто заряд 1 моля электронов.

I. Новый материал

Эта лекция будет посвящена следующим понятиям: "атом", "молекула", "вещества молекулярного и немолекулярного строения", "атомно-молекулярное учение".

Возникновение представлений об атомах и молекулах

Посмотрите презентацию:

Атомы и молекулы

Древнегреческий философ Демокрит 2500 лет назад высказал мысль о том, что все тела в природе состоят из мельчайших невидимых, непроницаемых, неделимых, вечно движущихся частиц – атомов. Слово “атом” в переводе означает “неделимый”. Позднее, в средние века, учение об атомах преследовалось религией, которая тормозила развитие науки в целом, и химии в частности.

Учение о молекулах и атомах было разработано в середине 18 века великим русским ученым Михаилом Васильевичем Ломоносовым (1711 – 1765 гг.) Он утверждал, что тела в природе состоят из корпускл (молекул), в состав которых входят элементы (атомы). Многообразие веществ ученый прозорливо объяснял соединением разных атомов в молекулах и различным расположением атомов в них. Удивительно верной и смелой для того времени была мысль М. В. Ломоносова о том, что некоторые корпускулы (молекулы) могут состоять из одинаковых элементов (атомов). Учение об атомах получило дальнейшее развитие в трудах известного английского ученого Джона Дальтона (1766 – 1844 гг.).

МОЛЕКУЛЫ И АТОМЫ

Можно ли опытным путем доказать, что молекулы состоят из атомов?

То, что атомы действительно существуют, подтверждают многие химические реакции. Так, например, при пропускании постоянного тока через воду в одной из трубок прибора собирается газ, в котором тлеющая лучинка ярко вспыхивает. Это кислород. В другой трубке собирается вдвое больше газа, который от зажженной лучинки загорается. Это водород.

Схема аппарата для разложения воды (аппарат Гофмана)

Объяснить это явление можно так. Мельчайшая частица воды – молекула состоит из 2 атомов водорода и одного атома кислорода. При пропускании постоянного тока через воду ее молекулы распадаются и образуются химически неделимые частицы – атомы кислорода и водорода. Затем атомы соединяются по два, и из двух молекул воды образуется одна – двухатомная молекула кислорода и две водорода.

Некоторые представления об атомах и молекулах, высказанные М. В. Ломоносовым за полвека до Д. Дальтона, оказались более достоверными и научными. Например, английский ученый категорически отрицал возможность существования молекул, состоящих из одинаковых атомов. Его взгляды отрицательно сказались на развитие химии.Учение о молекулах и атомах окончательно было принято только в 1860 г. на Всемирном съезде химиков в Карлеруэ.

Итак, что такое молекулы и атомы?

Молекулы – мельчайшие частицы вещества, состав которых и химические свойства такие же, как у данного вещества. Молекулы – предельный результат механического дробления вещества.

Атомы – это мельчайшие химически неделимые частицы, из которых состоят молекулы. Молекулы, в отличие от атомов, являются химически делимыми частицами.

Молекулярные вещества

Молекулярные вещества молекулы

Молекулы - наименьшая частица молекулярного вещества, способная существовать самостоятельно и сохраняющая его химические свойства.

Молекулярные вещества имеют низкие температуры плавления и кипения и находятся в стандартных условиях в твердом, жидком или газообразном состоянии.

Например: Вода - жидкость, t пл =0°С; t кип =100°С

Вода – самое известное и весьма распространенное вещество на нашей планете: поверхность Земли на 3 / 4 покрыта водой, человек на 65 % состоит из воды, без воды невозможна жизнь, так как в водном растворе протекают все клеточные процессы организма. Вода – молекулярное вещество. Это одно из немногих веществ, которое в природных условиях встречается в твердом, жидком и газообразном состояниях, и единственное вещество, для которого в каждом из этих состояний есть свое название.
Особенностями строения воды вызваны ее необычные свойства. Например, при замерзании вода увеличивается в объеме, поэтому лед плавает в своем расплаве – жидкой воде, а наибольшая плотность воды наблюдается при 4 o С, поэтому зимой большие водоемы до дна не промерзают. На свойствах воды основана и сама шкала температур Цельсия (0 o – температура замерзания, 100 o – температура кипения). С причинами этих явлений и с химическими свойствами воды вы познакомитесь позже.

Немолекулярные вещества

Немолекулярные вещества - это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются атомы или ионы .

Ион - это атом или группа атомов, обладающих положительным или отрицательным зарядом.

Например: Na + , Cl - .

Немолекулярные вещества находятся в стандартных условиях в твердом агрегатном состоянии и имеют высокие температуры плавления и кипения.

Например: Поваренная соль - твердое вещество, t пл =801°С; t кип =1465°С; Железо

Железо – серебристо-белый, блестящий, ковкий металл. Это немолекулярное вещество. Среди металлов железо занимает второе место после алюминия по распространенности в природе и первое место по значению для человечества. вместе с другим металлом – никелем – оно образует ядро нашей планеты. Чистое железо не имеет широкого практического применения. Знаменитая Кутубская колонна, расположенная в окрестностях Дели, высотой около семи метров и весом 6,5 т, имеющая возраст почти 2800 лет (она поставлена в IX в. до н. э.) – один из немногих примеров использования чистого железа (99,72 %); возможно, что именно чистотой материала и объясняется долговечность и коррозионная устойчивость этого сооружения.

В виде чугуна, стали и других сплавов железо используется буквально во всех отраслях техники. Его ценные магнитные свойства используются в генераторах электрического тока и электромоторах. Железо является жизненно необходимым элементом для человека и животных, так как оно входит в состав гемоглобина крови. При его недостатке клетки тканей получают недостаточно кислорода, что ведет к очень тяжелым последствиям.

Атомно-молекулярное учение

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

1. Все вещества состоят из «корпускул» (так Ломоносов называл молекулы).

2. Молекулы состоят из «элементов» (так Ломоносов называл атомы).

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

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

Атомистическое учение в химии применил английский ученый Джон Дальтон. В своей основе учение Дальтона повторяет учение Ломоносова. Вместе с тем оно развивает его дальше, поскольку Дальтон впервые пытался установить атомные массы известных тогда элементов. Однако Дальтон отрицал существование молекул у простых веществ, что по сравнению с учением Ломоносова является шагом назад. По Дальтону, простые вещества состоят только из атомов, и лишь сложные вещества - из «сложных атомов» (в современном понимании - молекул). Отрицание Дальтоном существования молекул простых веществ мешало дальнейшему развитию химии. Атомно-молекулярное учение в химии окончательно утвердилось лишь в- середине XIX в.Молекула - это наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами. Химические свойства молекулы определяются ее составом и химическим строением. Атом - наименьшая частица химического элемента, входящая в состав молекул простых и сложных веществ. Химические свойства элемента определяются строением его атома. Отсюда следует определение атома, соответствующее современным представлениям: атом - это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов. Согласно современным представлениям из молекул состоят вещества в газообразном и парообразном состоянии. В твердом состоянии из молекул состоят лишь вещества, кристаллическая решетка которых имеет молекулярную структуру.

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.

II. Закрепление

Дайте ответы на следующие вопросы:

Назовите имя древнегреческого философа, который высказал мысль о том, что все тела в природе состоят из мельчайших невидимых, непроницаемых, неделимых, вечно движущихся частиц – атомов.
Назовите имя великого русского учёного, основоположника учения о молекулах и атомах.
Дайте определение молекуле.
Дайте определение атому.
Какие вещества относят к веществам молекулярного строения? Приведите примеры веществ.
Какие вещества относят к веществам немолекулярного строения? Приведите примеры веществ.
Какими свойствами характеризуются веществамолекулярного строения?
Какими свойствами характеризуются веществанемолекулярного строения?
Как объяснить физические и химические явления с точки зрения атомно-молекулярного учения?

На этом уроке вы сможете узнать что-то новое о мельчайших частичках, из которых состоят вещества.

Больше уроков на сайте

Итак, что такое молекулы и атомы?

Молекулярные вещества

Молекулярные вещества молекулы

Молекулы — наименьшая частица молекулярного вещества, способная существовать самостоятельно и сохраняющая его химические свойства.

Например: Вода — жидкость, t пл =0°С; t кип =100°С

Немолекулярные вещества

Немолекулярные вещества — это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются атомы или ионы .

Ион — это атом или группа атомов, обладающих положительным или отрицательным зарядом.

Например: Na + , Cl — .

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

Соединения, образованные одинаковыми атомами, называют простыми (He, O 2, O 3, H 2, S 8), а образованные разными атомами – сложными (H 2O, H 2O 2, NH 3, CCl 4, C 2H 5OH).

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

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

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

Способность атома присоединять или замещать определенное число других атомов называют валентностью . Мерой валентности считают число атомов водорода или кислорода, присоединенных к элементу (ЭH n , ЭO m ), при условии, что водород одно- , а кислород двухвалентен.

Степень окисления – условный заряд атома элемента, полученный в предположении, что соединение состоит из ионов. Она может быть положительной, отрицательной, нулевой, дробной и обозначается арабской цифрой со знаком «+» или «–» в виде верхнего правого индекса символа элемента: Cl –, Cl 7+, O 2–, H +, Mg 2+, N 3–, N 5+, Cr 6+.

Для определения степени окисления (с. о.) элемента в соединении (ионе) пользуются следующими правилами:

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

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

В основу электроотрицательности положены следущие физические обоснования (шкалы):

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

Шкала Малликена – ЭО пропорциональна полуразности первого потенциала ионизации и сродства к электрону ЭО ~ 0,5 ∙ (I 1 + E ср).

Шкала Олреда–Рохова основана на электростатической силе, действующей на внешний электрон

где Z эф – эффективный заряд ядра атома, e – заряд электрона; r – ковалентный радиус.

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

Эмпирическая формула составляется из атомных символов элементов, записываемых в определенном порядке друг за другом.

Молекулярная формула соответствует истинному молекулярному составу соединения: S 2Cl 2, C 6H 6, а не SCl, CH. При изменении состава молекулы в зависимости от температуры берут самую простую формулу: S, P, NO 2 вместо S 8, P 4, N 2O 4.

В структурной формуле указываются последовательность соединения атомов в молекуле (плоская структурная формула) и пространственное расположение атомов в соединении (проекционная структурная формула).

Катион в формулах солей всегда ставится на первое место: MgCl 2, KMnO 4, (NH 4) 2CO 3.

Если соль содержит более одного катиона или более одного аниона, то в формуле они записываются в алфавитном порядке их символов: KCr(SO 4) 2, PtBr 2Cl 2.

Кислоты рассматриваются как соли протона H +: HCl, H 2SO 4, H 3PO 4.

Основания – соединения, у которых анионом служит гидроксил-ион OH –: KOH, Al(OH) 3.

На рис. 1.4. приведены важнейшие классы неорганических соединений.

Моль – количество вещества, содержащее столько же частиц или структурных единиц (атомов, ионов, молекул, радикалов, электронов, эквивалентов и др.), что и в 12 а. е. м. изотопа углерода-12.

§ 1 Частицы вещества

Разделим плитку шоколада на восемь равных частей.

Это у нас получится без особого труда. А можно ли каждую восьмую часть плитки поделить еще на восемь кусочков? Да, конечно, но у нас при этом возникнут определенные трудности. Точно также можно поступить и с любым другим телом. А теперь посмотрим на руки. Мы увидим, что на руках при делении остались мельчайшие частицы шоколада. Это означает, что тело обладает свойством делимости до неимоверно малых размеров.

О том, что все вещества состоят из мельчайших частиц, догадывались еще древние ученые. Подтверждением этого является дошедшая до нас поэма «О природе вещей» Лукреция Кара:

И, наконец, на морском берегу, разбивающем волны,

Платье сыреет всегда, а на солнце вися, оно сохнет;

Видеть, однако, нельзя, как влага на нём оседает,

Да и не видно того, как она исчезает от зноя.

Значит, дробится вода на такие мельчайшие части,

Что недоступны они совершенно для нашего глаза.

Расстояние между молекулами может увеличиваться при переходе вещества из одного состояния в другое. Так, например, стакан воды объемом 0,2 литра при превращении в пар занимает объем 320 литров. Это означает, что частицы воды расположены ближе друг к другу, чем частицы водяного пара.

Существование таких мельчайших частиц было доказано лишь в 19 веке. Эти частицы получили название молекул. Молекула - это мельчайшая частица вещества, имеющая физические и химические свойства данного вещества. Таким образом, делить любое тело можно до размера молекул. Размер молекулы настолько мал, что представить его можно только с помощью сравнений. Например, молекула воды со столько раз меньше крупного яблока, во сколько раз яблоко меньше земного шара.

На сегодняшний день факт существования молекул доказан при помощи мощного электронного микроскопа, дающего увеличение в 10 000 000 раз.

Далее уместен вопрос, как расположены частицы вещества друг относительно друга. Для ответа на этот вопрос можно провести эксперимент в домашних условиях. Если взять полстакана гороха и полстакана манной крупы и смешать их, то мы в результате не получим полный стакан, так как крупинки манки займут промежутки между горохом. Таким образом, ученые пришли к выводу о том, что между молекулами существуют промежутки. Если попытаться сжать закупоренный шприц с воздухом, то объем газа уменьшится. Это также доказывает существование межмолекулярных промежутков.

Промежутки существуют между частицами у твердых тел и жидкостей, однако они в несколько раз меньше промежутков между частицами газа.

§ 2 Делимость вещества

А можно ли разделить молекулу? Из курса окружающего мира нам известно, что вода состоит из кислорода и водорода. Это означает, что молекулу воды можно разделить на две составляющие - кислород и водород. Однако в этом случае составляющие части не будут сохранять свойства вещества. Так ученым стали известны атомы. Атом - наименьшая неделимая часть вещества. Молекулы могут состоять из одинаковых и различных атомов. Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одной молекулы кислорода, а молекула водорода из двух одинаковых атомов водорода.

Таким образом, делаем вывод о том, что все вещества состоят из молекул, повторяющих свойства этого вещества, а молекулы, в свою очередь, состоят из наименьших неделимых частей - атомов водорода из двух одинаковых атомовводорода.

§ 3 Итоги урока

1. Тело обладает свойством делимости до неимоверно малых размеров.

2. Молекула - мельчайшая частица вещества, имеющая физические и химические свойства данного вещества. Таким образом, делить любое тело можно до размера молекул.

3. Между молекулами существуют промежутки.

4. Промежутки существуют между частицами у твердых тел и жидкостей, однако они в несколько раз меньше промежутков между частицами газа. Расстояние между молекулами может увеличиваться при переходе вещества из одного состояния в другое.

5. Атом - наименьшая неделимая часть вещества. Молекулы могут состоять из одинаковых и различных атомов. Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одной молекулы кислорода, а молекула

Использованные изображения:

Что такое атом и молекула? Атом. Молекула

Атомы и молекулы

Атомно-молекулярное учение