Nicel bir araştırma yönteminin tanıtılması ve kütlenin korunumu yasasının oluşturulması kimyanın daha da gelişmesi için büyük önem taşıyordu. Ancak kimya ancak atomik-moleküler öğretinin kurulmasından sonra sağlam bir bilimsel temel aldı.

Atom-moleküler bilimin ortaya çıkışı

Atom-moleküler bilimin temelleri ilk kez özetlendi 1741'de M. V. Lomonosov yıl, parçacık yapı teorisinin en önemli hükümlerini formüle ettiği ilk çalışmalarından biri olan “Matematiksel Kimyanın Unsurları” nda.

Lomonosov'un fikirlerine göre her şey, fiziksel olarak bölünemeyen ve karşılıklı uyum sağlayabilen küçük "duyarsız" parçacıklardan oluşur. Maddelerin özellikleri ve her şeyden önce toplanma durumları bu parçacıkların özellikleriyle belirlenir; Maddelerin özelliklerindeki farklılık yalnızca parçacıkların kendilerindeki farklılığa veya bunların birbirine bağlanma şekline bağlıdır.

Bu tür parçacıkların iki türünü ayırt etti: daha küçük olanlar - bu terimin modern anlayışındaki atomlara karşılık gelen "elementler" ve daha büyük olanlar Artık molekül dediğimiz "parçacıklar". Onun tanımına göre, “Element, bir cismin başka hiçbir küçük veya farklı cisimden oluşmayan parçasıdır. Bir cisimcik, küçük bir kütleyi oluşturan elementlerin toplamıdır.”

Her parçacık, maddenin tamamıyla aynı bileşime sahiptir. Kimyasal olarak farklı maddeler aynı zamanda farklı bileşime sahip parçacıklara sahiptir. "Parçacıklar aynı sayıda aynı elementten oluşuyorsa ve aynı şekilde bağlıysa homojendir" ve "parçacıklar, öğeleri farklıysa ve farklı şekillerde veya farklı sayılarda bağlıysa heterojendir."

Yukarıdaki tanımlardan, maddelerdeki farklılığın nedeninin yalnızca taneciklerin bileşimindeki farklılık değil, aynı zamanda parçacık içindeki elementlerin farklı düzenlemesi olarak da değerlendirildiği açıktır.

"Duyarsız" parçacıklar hakkındaki görüşlerini açıklarken, her cismin çok küçük de olsa belirli sonlu boyutlara sahip olduğunu ve bu nedenle görülemediğini ve belirli bir kütleye sahip olduğunu özellikle vurguladı. Tüm fiziksel cisimler gibi parçacıklar da mekaniğin yasalarına göre hareket edebilir; Hareket olmadan parçacıklar birbirleriyle çarpışamaz, birbirlerini itemez veya başka bir şekilde birbirlerine etki edip değişemezler. Özellikle cisimciklerin hareketi cisimlerin ısınması ve soğuması gibi olayları açıklamaktadır.

Maddelerdeki tüm değişiklikler taneciklerin hareketinden kaynaklandığından, kimyasal dönüşümler sadece kimya yöntemleriyle değil aynı zamanda fizik ve matematik yöntemleriyle de incelenmelidir.

Lomonosov'un o zamanki varsayımları, çeşitli karmaşık maddelerin niceliksel bileşimi hakkında doğru verilerin bulunmaması nedeniyle deneysel olarak doğrulanamadı. Bu nedenle, parçacık teorisinin ana hükümleri ancak kimyanın uzun bir gelişme yolundan geçmesi, büyük miktarda deneysel materyal biriktirmesi ve yeni araştırma yöntemlerinde uzmanlaşmasından sonra doğrulanabildi.

Maddelerin kütlesinin korunumu kanunu

Kimyasal reaksiyona giren tüm maddelerin kütlesi, tüm ürünlerin kütlesine eşittir

*Atom-moleküler öğretisi bu yasayı şu şekilde açıklamaktadır: Kimyasal reaksiyonlar sonucunda atomlar kaybolmaz veya ortaya çıkmaz, ancak yeniden düzenlenmeleri meydana gelir (yani kimyasal dönüşüm, atomlar arasındaki bazı bağların kırılması ve atomların oluşması işlemidir).

diğerleri, reaksiyon ürünlerinin moleküllerinin başlangıç ​​​​maddelerinin moleküllerinden elde edilmesinin bir sonucu olarak). Reaksiyondan önceki ve sonraki atom sayısı değişmediğinden toplam kütlelerinin de değişmemesi gerekir. Kütle, miktarı karakterize eden bir miktar olarak anlaşıldı

Kütlenin korunumu yasasına dayanarak kimyasal reaksiyonlar için denklemler oluşturmak ve bunları kullanarak hesaplamalar yapmak mümkündür. Kantitatif kimyasal analizin temelidir.

Kompozisyonun Değişmezliği Yasası

Tüm bireysel kimyasallar sabit kalitededir ve

hazırlama yöntemine bakılmaksızın kantitatif bileşim ve spesifik kimyasal yapı.

Bileşimin değişmezliği yasasından, karmaşık bir madde oluştuğunda elementlerin

belirli kütle oranlarında birbirleriyle birleşirler.

Avogadro di Quaregna Kanunu (1811)

Aynı koşullar altında (sıcaklık, basınç vb.) farklı gazların eşit hacimleri aynı sayıda molekül içerir. (Yasa yalnızca gaz halindeki maddeler için geçerlidir.)

Sonuçlar.

1. Aynı koşullar altında farklı gazların aynı sayıda molekülü yer kaplar

aynı hacimlerde.

2. Normal koşullar altında (0°C = 273°K, 1 atm = 101,3 kPa) 1 mol gaz kaplar

hacim 22,4 l.__

Kitlesel eylem yasası

aA + bB + . . . = . . .

V = k [A]a [B]b . . .

Enerji korunumu kanunu: Yalıtılmış bir sistemin enerjisi (çevreyle ne madde ne de enerji alışverişi yapmayan) sabit kalır, yalnızca bir türden diğerine geçişleri mümkündür.

Elektrik yükünün korunumu kanunu: Yalıtılmış bir sistemdeki elektrik yüklerinin cebirsel toplamı korunur.

2. Temel Kimya Kanunu maddi dünyanın genel kanununun özel bir durumu olarak. Kavramlar: madde, madde, alan, hareket ve bunların niceliksel özellikleri ve aralarındaki ilişkiler. Kütle ve enerjinin korunumu yasalarının matematiksel ifadeleri.

Kitlesel eylem yasası

Bir kimyasal reaksiyonun hızı, reaktanların konsantrasyonlarının çarpımı ile doğru orantılıdır.

aA + bB + . . . = . . .

V = k [A]a [B]b . . .

Madde, madde ve alan halinde bulunur. Kimya, etrafımızdaki dünyayı, insan bilincinin dışında ve ondan bağımsız olarak var olan birleşik madde kavramı altında inceler.

madde herhangi bir atom ve molekül topluluğudur

Kütlenin Korunumu Kanunu: Reaksiyona giren maddelerin kütlesi, reaksiyon sonucunda oluşan maddelerin kütlesine eşittir.

* Başka bir formülasyon buna tamamen eşdeğerdir: Bir kimyasal reaksiyonda, bir kimyasal elementin atom sayısı korunur. İkinci formülasyon, stokiyometrik reaksiyon denklemlerinin yazılmasının temelini oluşturur.

Enerji korunumu kanunu: yalıtılmış bir sistemin enerjisi (çevreyle ne madde ne de enerji alışverişi yapmayan) sabit kalır; yalnızca bir türden diğerine geçişler mümkündür.

3. Atomik-moleküler bilim: modern hükümler, kısa tarihçe (kurucular).

ATOM-MOLEKÜLER TEORİSİ

Atomik-moleküler bilim, Lomonosov ve Dalton'un çalışmaları tarafından oluşturulan atomlardan ve moleküllerden maddelerin yapısının doktrinidir.

*M. V. Lomonosov, J. Dalton, A. Lavoisier, J. Proust, A. Avogadro, J. Berzelius, D. I. Mendeleev, A. M. Butlerov atom-moleküler bilimin gelişimine büyük katkılarda bulundu.

Kimyasal bir bileşiğin bileşimi ve özellikleri, hazırlanma yöntemine ve koşullarına bağlı değildir.

Tüm moleküller atomlardan oluşur. Aynı türden atomlardan oluşan bir koleksiyona veya kümeye kimyasal element denir.

Atomik-moleküler teorinin temel ilkeleri:

Bütün maddeler atomlardan yapılmıştır

Bir kimyasal maddenin (kimyasal element) atomları aynı özelliklere sahiptir ancak başka bir maddenin atomlarından farklıdır

Atomlar etkileşime girdiğinde moleküller oluşur (homonükleer - basit maddeler, heteronükleer - karmaşık maddeler)

Fiziksel olaylar sırasında moleküller değişmez; kimyasal olaylar sırasında bileşimleri değişir.

Kimyasal reaksiyonlar, orijinal maddeleri oluşturan aynı atomlardan yeni maddelerin oluşumunu içerir.

4. Kimyanın temel kavramları : atom, molekül, kimyasal element, madde (basit ve karmaşık). Bir atom ve molekülün niceliksel özellikleri: boyutlar, mutlak ve bağıl atomik ve moleküler kütleler, atomik kütle birimi (a.u.m.).

Bir atom, pozitif yüklü bir çekirdek ve bir veya daha fazla elektrondan oluşan elektriksel olarak nötr bir parçacıktır.

Molekül, bir maddenin tüm kimyasal özelliklerini taşıyan en küçük parçacığıdır. Bazı maddeler için atom ve molekül kavramları aynıdır.

Basit bir madde, molekülleri bir elementin atomlarından oluşan bir maddedir.

Bileşikler veya karmaşık maddeler, molekülleri farklı elementlerin atomlarından oluşan maddelerdir.

Farklı maddelerin molekülleri kütle, boyut ve kimyasal özellikler bakımından birbirinden farklıdır. Bir maddenin tüm molekülleri aynıdır.

Moleküller atom adı verilen daha küçük parçacıklardan oluşur. Basit maddelerin molekülleri aynı atomlardan, karmaşık maddelerin molekülleri ise farklı atomlardan oluşur.

Bir elementin atomları, atom çekirdeğinin yükü, büyüklüğü ve kimyasal özellikleri bakımından diğer elementlerin atomlarından farklıdır. Kimyasal reaksiyonlar molekülün bileşimini değiştirir. Kimyasal tepkimelerde atomlar parçalanmaz.

Uluslararası Atom Kütle Birimi doğal karbonun ana izotopu olan 12C izotopunun kütlesinin 1/12'sine eşittir.

Bağıl molekül ağırlığı (Bay)- Belirli bir maddenin bir molekülünün kütlesinin, 12C karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kat daha büyük olduğunu gösteren boyutsuz bir miktar.

Mutlak moleküler kütle bağıl moleküler kütle çarpı amu'ya eşittir.

5. Bir maddenin miktarının, molar kütlesinin ve molar hacminin hesaplanması. Avogadro'nun numarası.

Bir M maddesinin molar kütlesi, maddenin kütlesinin miktarına oranına eşittir

kimyada kabul edilen g/mol boyutuna sahiptir. Bir maddenin g/mol cinsinden ifade edilen molar kütlesi sayısal olarak bağıl moleküler kütlesine eşittir. Sayısal eşitlik, büyüklüklerin sayısal değerlerinin çakışması anlamına gelir, ancak boyutlarının değil.

Molar hacim benzer şekilde bir maddenin hacminin miktarına oranı olarak tanımlanır:

Molar hacim m3/mol, l/mol, cm3/mol boyutlarına sahip olabilir. Molar hacim, bir maddenin herhangi bir toplanma durumu için tanımlanır ve yoğunluk yoluyla molar kütlesiyle ilişkilidir:

Avogardo kanunu: Aynı koşullar altında (sıcaklık ve basınç) farklı gazların eşit hacimleri aynı sayıda molekül içerir.

NA = 6,022 141 29(27) 10 23 mol−1

6. Kimyasal element, elementlerin sembolleri. Bir maddenin kimyasal formülü, formülün türü: ampirik, moleküler, grafik. Kavramlar: bir kimyasal elementin değerlik (stokiyometrik, bağ, koordinasyon) ve oksidasyon durumu. Örnekler.

Kimyasal element, belirli bir nükleer yük ile karakterize edilen bir atom türüdür.

Bir moleküldeki atom sayısını gösteren moleküler (brüt) formül - C6H14,

Grafik

Ampirik formül yalnızca C:H = 3:7 - C3H7 elementlerinin oranını verir

Değerlik, belirli bir elementin atomlarının, bir moleküldeki diğer elementlerin belirli sayıda atomunu ekleme veya değiştirme özelliğidir. Değer birimi hidrojenin değerliğidir.

Bir atomun oksidasyon durumu, basit bir maddedeki, bir kimyasal bileşiğin bir molekülündeki, bir iyondaki bir atomun elektrostatik yükünün büyüklüğüdür.

7. Bir maddenin molekülündeki bir elementin ve bir karışımdaki bir maddenin kütle, mol ve hacim oranının kavramları ve niceliksel belirlenmesi. Ampirik ve moleküler formüllerin oluşturulması için algoritma.

Kütle fraksiyonu, çözünen maddenin kütlesinin çözeltinin kütlesine oranıdır. Kütle oranı, bir birimin kesirleri veya yüzde olarak ölçülür:

m, çözeltinin toplam kütlesidir, g.

Hacim fraksiyonu, bir çözünen maddenin hacminin bir çözeltinin hacmine oranıdır. Hacim oranı, bir birimin kesirleri veya yüzde olarak ölçülür.

V1 - çözünmüş maddenin hacmi, l;

V - toplam çözelti hacmi, l.

Mol fraksiyonu, belirli bir bileşenin mol sayısının tüm bileşenlerin toplam mol sayısına oranıdır. Mol fraksiyonu bir birimin fraksiyonları olarak ifade edilir.

νi, i'inci bileşenin miktarıdır, mol;

n - bileşen sayısı;

Bir çözeltinin titresi, 1 ml çözelti içindeki çözünmüş maddenin kütlesidir.

m1 - çözünmüş maddenin kütlesi, g;

V - toplam çözelti hacmi, ml;

Bir kimyasal bileşiğin ampirik formülü, içindeki her bir atom tipinin bağıl sayısının en basit ifadesinin bir kaydıdır; bileşikteki elementlerin oranını gösteren alt simgelerle birlikte kimyasal elementlerin sembollerinin doğrusal bir gösterimidir

Molar kütle eşdeğerleri genellikle veya olarak gösterilir. Bir maddenin eşdeğer molar kütlesinin gerçek molar kütlesine oranına eşdeğerlik faktörü denir (genellikle olarak gösterilir).

Bir maddenin eşdeğerlerinin molar kütlesi, bu maddenin molar kütlesi ile eşdeğerlik faktörünün çarpımına eşit olan bir mol eşdeğerin kütlesidir.

Meq = feq×M

Eşdeğerlik faktörü

Eşdeğer molar kütlenin kendi molar kütlesine oranına eşdeğerlik faktörü denir (genellikle olarak gösterilir).

Denklik numarası

Eşdeğerlik numarası z, o maddenin 1 molünde bulunan bir maddenin eşdeğer sayısına eşit küçük bir pozitif tam sayıdır. Eşdeğerlik faktörü, eşdeğerlik sayısı z ile aşağıdaki ilişkiyle ilişkilidir: =1/z.

Örneğin tepki olarak:

Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O

Eşdeğeri ½Zn(OH)2 parçacığıdır. ½ sayısı eşdeğerlik faktörüdür, bu durumda z 2'ye eşittir

9. Kimyasal reaksiyon: tanımı, işaretleri, fiziksel olaylardan farkı, sınıflandırılması.

Kimyasal reaksiyon, bir veya daha fazla başlangıç ​​maddesinin (reaktiflerin), kimyasal bileşim veya yapı bakımından kendilerinden farklı maddelere (reaksiyon ürünlerine) dönüştürülmesidir. Nükleer reaksiyonlardan farklı olarak, kimyasal reaksiyonlar sırasında atomların çekirdekleri değişmez, özellikle toplam sayıları ve kimyasal elementlerin izotopik bileşimi değişmez, elektronların ve çekirdeklerin yeniden dağılımı meydana gelir ve yeni kimyasal maddeler oluşur.

sınıflandırma

Reaktanların oksidasyon durumlarını değiştirerek

Bu durumda bir ayrım söz konusudur

Bir elementin (oksitleyici ajan) atomlarının indirgendiği, yani oksidasyon durumlarını düşürdüğü ve başka bir elementin (indirgeyici ajan) atomlarının oksitlendiği, yani oksidasyon durumlarını arttırdıkları redoks reaksiyonları. Redoks reaksiyonlarının özel bir durumu, oksitleyici ve indirgeyici maddelerin, aynı elementin farklı oksidasyon durumlarındaki atomları olduğu orantısızlık reaksiyonlarıdır.

Redoks reaksiyonunun bir örneği, hidrojenin (indirgeyici madde) oksijen (oksitleyici madde) içinde su oluşturmak üzere yanmasıdır:

Orantısızlık reaksiyonunun bir örneği, amonyum nitratın ısıtıldığında ayrışma reaksiyonudur. Bu durumda, oksitleyici ajan, nitro grubunun nitrojenidir (+5) ve indirgeyici ajan, amonyum katyonunun nitrojenidir (-3):

NH4NO3 = N2O + 2H2O (250 °C'ye kadar)

Redoks olmayan reaksiyonlar - sırasıyla atomların oksidasyon durumlarında herhangi bir değişiklik olmayan reaksiyonlar, örneğin yukarıdaki nötrleştirme reaksiyonu.

Reaksiyonun termal etkisine göre

Tüm reaksiyonlara termal etkiler eşlik eder. Reaktiflerdeki kimyasal bağlar kırıldığında enerji açığa çıkar ve bu enerji esas olarak yeni kimyasal bağlar oluşturmak için kullanılır. Bazı reaksiyonlarda bu süreçlerin enerjileri birbirine yakındır ve bu durumda reaksiyonun genel termal etkisi sıfıra yaklaşır. Diğer durumlarda şunları ayırt edebiliriz:

ısı açığa çıkaran ekzotermik reaksiyonlar (pozitif termal etki), örneğin yukarıda bahsedilen hidrojenin yanması

ortamdan ısının emildiği endotermik reaksiyonlar (negatif termal etki).

Genellikle çok önemli olan bir reaksiyonun ısısı (reaksiyon entalpisi, ΔrH), reaktanların ve ürünlerin oluşum entalpileri biliniyorsa Hess yasası kullanılarak hesaplanabilir. Ürünlerin entalpilerinin toplamı, reaktanların entalpilerinin toplamından (ΔrH) küçük olduğunda< 0) наблюдается выделение тепла, в противном случае (ΔrH >0) - emilim.

Reaksiyona giren parçacıkların dönüşüm türüne göre

bağlantılar:

ayrışmalar:

ikameler:

değişim (reaksiyon-nötrleştirme türü):

değişim (reaksiyon değişimi türü):

Kimyasal reaksiyonlara her zaman fiziksel etkiler eşlik eder: örneğin ısı transferi biçiminde enerjinin emilmesi ve salınması, reaktiflerin toplanma durumunda bir değişiklik, reaksiyon karışımının renginde bir değişiklik vb. Kimyasal reaksiyonların ilerleyişi sıklıkla bu fiziksel etkilerle değerlendirilir.

Maddede meydana gelen kimyasal süreçler hem fiziksel süreçlerden hem de nükleer dönüşümlerden farklıdır. Fiziksel işlemlerde, ilgili maddelerin her biri bileşimini değişmeden korur (maddeler karışımlar oluşturabilse de), ancak dış biçimlerini veya toplanma durumlarını değiştirebilir.

Kimyasal işlemlerde (kimyasal reaksiyonlar), reaktiflerden farklı özelliklere sahip yeni maddeler elde edilir, ancak hiçbir zaman yeni elementlerin atomları oluşmaz. Reaksiyona katılan elementlerin atomlarında mutlaka elektron kabuğunda değişiklikler meydana gelir.

10.Kimyasal reaksiyonun şeması ve denklemi (denklemi yazma algoritması). Stokiyometrik katsayıların fiziksel anlamı. Denklem türleri: tam, eksik, moleküler, iyonik, termokimyasal. Örnekler ver.

Kimyasal reaksiyonlarda bazı maddeler diğerlerine dönüşür. Kükürtün oksijenle iyi bilinen reaksiyonunu hatırlayalım. Ve içinde bazı maddelerden (başlangıç ​​maddeleri veya reaktifler) diğerleri oluşur (nihai maddeler veya reaksiyon ürünleri).

Reaksiyon diyagramları ve denklemleri, kimyasal reaksiyonlarla ilgili bilgileri kaydetmek ve iletmek için kullanılır.

Kimyasal reaksiyon diyagramı– bir kimyasal reaksiyon hakkında niteliksel bilgi sağlayan koşullu bir gösterim.

Bir reaksiyon diyagramı, hangi maddelerin reaksiyona girdiğini ve reaksiyon sonucunda hangilerinin oluştuğunu gösterir. Hem diyagramlarda hem de reaksiyon denklemlerinde maddeler formülleriyle gösterilir.

Kükürt yanma şeması şu şekilde yazılmıştır: S8 + O2 SO2.

Bu, kükürt oksijenle reaksiyona girdiğinde, kükürt dioksitin (kükürt dioksit) oluşmasıyla sonuçlanan kimyasal bir reaksiyonun meydana geldiği anlamına gelir. Buradaki tüm maddeler molekülerdir, bu nedenle diyagramı yazarken bu maddelerin moleküler formülleri kullanılmıştır. Aynısı başka bir reaksiyonun şeması için de geçerlidir - beyaz fosforun yanma reaksiyonu:

Kalsiyum karbonat (tebeşir, kireçtaşı) 900 oC'ye ısıtıldığında kimyasal bir reaksiyon meydana gelir: kalsiyum karbonat, aşağıdaki şemaya göre kalsiyum okside (sönmemiş kireç) ve karbondioksite (karbon dioksit) dönüştürülür:

CaCO3 CaO + CO2.

İşlemin ısıtıldığında gerçekleştiğini belirtmek için diyagram (ve denklem) genellikle "t" işaretiyle desteklenir ve karbondioksitin buharlaştığı gerçeği yukarıyı gösteren bir okla gösterilir:

CaCO3 CaO + CO2.

Kalsiyum karbonat ve kalsiyum oksit moleküler olmayan maddelerdir, bu nedenle diyagram, formül birimlerinin bileşimini yansıtan en basit formüllerini kullanır. Moleküler bir madde için - karbondioksit - moleküler bir formül kullanılır.

Fosfor pentaklorür su ile etkileşime girdiğinde ortaya çıkan reaksiyon şemasını ele alalım: PCl5 + H2O H3PO4 + HCl.

Diyagram fosforik asit ve hidrojen klorürün oluştuğunu göstermektedir.

Bazen reaksiyonun kısa bir diyagramı, bir kimyasal reaksiyon hakkında bilgi aktarmak için yeterlidir; örneğin:

S8 SO2; P4 P4O10; CaCO3 CaO.

Doğal olarak birkaç farklı reaksiyon kısa bir şemaya karşılık gelebilir.

Bir kimyasal reaksiyonun denklemi, bir kimyasal reaksiyon hakkında niteliksel ve niceliksel bilgi sağlayan koşullu bir gösterimdir.

Herhangi bir kimyasal reaksiyon için kimyanın en önemli yasalarından biri doğrudur:

Kimyasal reaksiyonlar meydana geldiğinde atomlar görünmez, kaybolmaz veya birbirine dönüşmez.

Kimyasal reaksiyonların denklemlerini yazarken madde formüllerinin yanı sıra katsayılar da kullanılır. Cebirde olduğu gibi, kimyasal reaksiyonun denkleminde “1” katsayısı belirtilmez, ancak ima edilir. Göz önünde bulundurduğumuz reaksiyonlar aşağıdaki denklemlerle açıklanmaktadır:

1S8 + 8O2 = 8SO2 veya S8 + 8O2 = 8SO2;

1P4 + 5O2 = 1P4O10 veya P4 + 5O2 = P4O10;

1CaCO3 = 1CaO + 1CO2 veya CaCO3 = CaO + CO2;

1PCl5 + 4H2O = 1H3PO4 + 5HCl veya PCI5 + 4H2O = H3PO4 + 5HCI.

Kimyanın temel kavramları, stokiyometri yasaları

Kimyasal atomizm (atomik-moleküler teori), tarihsel olarak modern kimya biliminin temelini oluşturan ilk temel teorik kavramdır. Bu teorinin oluşumu yüz yıldan fazla sürdü ve M.V. gibi seçkin kimyagerlerin faaliyetleriyle ilişkilendiriliyor. Lomonosov, A.L. Lavoisier, J. Dalton, A. Avogadro, S. Cannizzaro.

Modern atom-moleküler teori bir dizi hüküm şeklinde sunulabilir:

1. Kimyasal maddeler ayrık (süreksiz) bir yapıya sahiptir. Madde parçacıkları sürekli kaotik termal hareket halindedir.

2. Bir kimyasal maddenin temel yapı birimi atomdur.

3. Bir kimyasal maddedeki atomlar, moleküler parçacıklar veya atomik agregatlar (molekül üstü yapılar) oluşturmak üzere birbirlerine bağlanır.

4. Karmaşık maddeler (veya kimyasal bileşikler) farklı elementlerin atomlarından oluşur. Basit maddeler bir elementin atomlarından oluşur ve homonükleer kimyasal bileşikler olarak düşünülmelidir.

Atom-moleküler teorinin temel prensiplerini formüle ederken, modern kimyada temel oldukları için daha ayrıntılı olarak tartışılması gereken birkaç kavramı tanıtmak zorunda kaldık. Bunlar “atom” ve “molekül”, daha doğrusu atomik ve moleküler parçacık kavramlarıdır.

Atomik parçacıklar, atomun kendisini, atomik iyonları, atomik radikalleri ve atomik radikal iyonları içerir.

Atom, bir kimyasal elementin kimyasal özelliklerinin taşıyıcısı olan, pozitif yüklü bir çekirdek ve bir elektron kabuğundan oluşan, elektriksel açıdan nötr en küçük parçacığıdır.

Atomik iyon elektrostatik yüke sahip olan ancak eşleşmemiş elektronları olmayan atomik bir parçacıktır, örneğin Cl - bir klorür anyonudur, Na + bir sodyum katyonudur.

Atomik radikal- eşleşmemiş elektronlar içeren elektriksel olarak nötr bir atomik parçacık. Örneğin hidrojen atomu aslında bir atomik radikaldir - H × .

Elektrostatik yüke ve eşlenmemiş elektronlara sahip olan atom parçacığına ne ad verilir? atomik radikal iyon. Böyle bir parçacığın bir örneği, d-alt seviyesinde (3d 5) beş eşleşmemiş elektron içeren Mn 2+ katyonudur.

Bir atomun en önemli fiziksel özelliklerinden biri kütlesidir. Bir atomun kütlesinin mutlak değeri ihmal edilebilir olduğundan (bir hidrojen atomunun kütlesi 1,67 x 10-27 kg'dır), kimya, izotop karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinin olduğu bağıl bir kütle ölçeği kullanır. Birim olarak 12 seçilmiştir. Bağıl atom kütlesi, bir atomun kütlesinin, 12 C izotopunun bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sine oranıdır.

Periyodik tabloda D.I. Mendeleev, çoğunlukla bir elementin atom kütlesine doğadaki içerikleriyle orantılı olarak katkıda bulunan çeşitli izotoplarla temsil edilen elementlerin ortalama izotop atom kütlelerini sunar. Böylece, klor elementi iki izotopla temsil edilir - 35 Cl (%75 mol.) ve 37 Cl (%25 mol.). Klor elementinin ortalama izotop kütlesi 35.453 amu'dur. (atom kütle birimleri) (35×0,75 + 37×0,25).

Atomik parçacıklara benzer şekilde, moleküler parçacıklar moleküllerin kendisini, moleküler iyonları, moleküler radikalleri ve radikal iyonları içerir.

Moleküler parçacık, bir maddenin kimyasal özelliklerinin taşıyıcısı olan, birbirine bağlı atomik parçacıkların en küçük kararlı topluluğudur. Molekül elektrostatik yükten yoksundur ve eşlenmemiş elektronu yoktur.

moleküler iyon elektrostatik yüke sahip olan ancak eşleşmemiş elektronları olmayan moleküler bir parçacıktır, örneğin NO3 - bir nitrat anyonudur, NH4 + bir amonyum katyonudur.

moleküler radikal eşleşmemiş elektronlar içeren elektriksel olarak nötr bir moleküler parçacıktır. Çoğu radikal kısa ömürlü reaksiyon parçacıklarıdır (10-3 –10-5 saniye civarında), ancak şu anda oldukça kararlı radikaller bilinmektedir. Yani metil radikali × CH3 tipik düşük kararlı bir parçacıktır. Ancak içindeki hidrojen atomlarının yerini fenil radikalleri alırsa stabil bir moleküler radikal olan trifenilmetil oluşur.

NO veya NO2 gibi tek sayıda elektrona sahip moleküller de oldukça kararlı serbest radikaller olarak kabul edilebilir.

Elektrostatik yüke ve eşlenmemiş elektronlara sahip olan moleküler parçacıklara denir. moleküler radikal iyon. Böyle bir parçacığa örnek olarak oksijen radikal katyonu – ×O2+ verilebilir.

Bir molekülün önemli bir özelliği bağıl molekül ağırlığıdır. Bağıl moleküler kütle (Mr), izotopların doğal içeriği dikkate alınarak hesaplanan bir molekülün ortalama izotop kütlesinin, 12 C izotopunun bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sine oranıdır..

Böylece herhangi bir kimyasal maddenin en küçük yapı biriminin bir atom, daha doğrusu atomik bir parçacık olduğunu öğrendik. Buna karşılık, inert gazlar hariç herhangi bir maddede atomlar birbirine kimyasal bağlarla bağlanır. Bu durumda iki tür maddenin oluşumu mümkündür:

· kararlı bir yapıya sahip en küçük kimyasal özellik taşıyıcılarının tanımlanabildiği moleküler bileşikler;

· Atomik parçacıkların kovalent, iyonik veya metalik bağlarla bağlandığı atomik agregatlar olan supramoleküler yapıya sahip bileşikler.

Buna göre supramoleküler yapıya sahip maddeler atomik, iyonik veya metalik kristallerdir. Buna karşılık moleküler maddeler moleküler veya moleküler iyonik kristaller oluşturur. Normal koşullar altında gaz veya sıvı agregasyon halinde olan maddeler de moleküler bir yapıya sahiptir.

Aslında, belirli bir kimyasal maddeyle çalışırken, tek tek atomlar veya moleküllerle değil, organizasyon düzeyleri aşağıdaki diyagramla gösterilebilecek çok sayıda parçacıktan oluşan bir koleksiyonla ilgileniyoruz:

Makro cisimler olan büyük parçacık dizilerinin niceliksel bir açıklaması için, yapısal elemanlarının kesin olarak tanımlanmış bir sayısı olarak özel bir "madde miktarı" kavramı tanıtıldı. Bir maddenin miktar birimi moldür. Bir mol bir miktar maddedir(N) 12 g karbon izotop 12 C'de bulunan atom sayısı kadar yapısal veya formül birimi içeren.Şu anda bu sayı oldukça doğru bir şekilde ölçülmektedir ve 6,022 × 10 23'tür (Avogadro sayısı, N A). Atomlar, moleküller, iyonlar, kimyasal bağlar ve mikro dünyanın diğer nesneleri yapısal birimler olarak hareket edebilir. “Formül birimi” kavramı, supramoleküler yapıya sahip maddeler için kullanılır ve onu oluşturan elementler arasındaki en basit ilişki (brüt formül) olarak tanımlanır. Bu durumda formül birimi molekül görevi üstlenir. Örneğin, 1 mol kalsiyum klorür 6.022×1023 formül birimi - CaCl2 içerir.

Bir maddenin önemli özelliklerinden biri de molar kütlesidir (M, kg/mol, g/mol). Molar kütle, bir maddenin bir molünün kütlesidir. Bir maddenin bağıl moleküler kütlesi ve molar kütlesi sayısal olarak aynıdır ancak farklı boyutlara sahiptir; örneğin su için M r = 18 (bağıl atomik ve moleküler kütleler boyutsuz değerlerdir), M = 18 g/mol. Madde miktarı ve molar kütle basit bir ilişkiyle ilişkilidir:

17. ve 18. yüzyılların başında formüle edilen temel stokiyometrik yasalar, kimyasal atomizmin oluşumunda önemli bir rol oynadı.

1. Kütlenin korunumu kanunu (M.V. Lomonosov, 1748).

Reaksiyon ürünlerinin kütlelerinin toplamı, etkileşime giren maddelerin kütlelerinin toplamına eşittir.. Matematiksel formda bu yasa aşağıdaki denklemle ifade edilir:

Bu yasaya bir ek, bir elementin kütlesinin korunumu yasasıdır (A. Lavoisier, 1789). Bu kanuna göre Kimyasal reaksiyon sırasında her elementin kütlesi sabit kalır.

Kanunlar M.V. Lomonosova ve A. Lavoisier atom teorisi çerçevesinde basit bir açıklama buldular. Aslında, herhangi bir reaksiyon sırasında, kimyasal elementlerin atomları değişmeden ve sabit miktarlarda kalır; bu, hem her bir elementin kütlesinin ayrı ayrı sabitliğini hem de bir bütün olarak madde sisteminin sabitliğini gerektirir.

Söz konusu yasalar kimya için belirleyici öneme sahiptir, çünkü kimyasal reaksiyonların denklemler kullanılarak modellenmesine ve bunlara dayanarak nicel hesaplamalar yapılmasına olanak tanır. Ancak kütlenin korunumu yasasının tam olarak doğru olmadığını da belirtmek gerekir. Görelilik teorisinden de anlaşılacağı gibi (A. Einstein, 1905), enerjinin serbest bırakılmasıyla meydana gelen herhangi bir sürece, denklem uyarınca sistemin kütlesinde bir azalma eşlik eder:

Burada DE açığa çıkan enerji, Dm sistemin kütlesindeki değişim, c ışığın boşluktaki hızıdır (3,0×10 8 m/s). Sonuç olarak kütlenin korunumu yasasının denklemi aşağıdaki biçimde yazılmalıdır:

Böylece ekzotermik reaksiyonlara kütlede bir azalma eşlik eder ve endotermik reaksiyonlara kütlede bir artış eşlik eder. Bu durumda kütlenin korunumu yasası şu şekilde formüle edilebilir: yalıtılmış bir sistemde kütlelerin ve indirgenmiş enerjilerin toplamı sabit bir miktardır. Ancak termal etkileri yüzlerce kJ/mol cinsinden ölçülen kimyasal reaksiyonlar için kütle kusuru 10 -8 -10 -9 g'dır ve deneysel olarak tespit edilemez.

2. Kompozisyonun Değişmezliği Yasası (J. Proust, 1799-1804).

Moleküler yapıya sahip bireysel bir kimyasal madde, hazırlanma yönteminden bağımsız olarak sabit bir niteliksel ve niceliksel bileşime sahiptir.. Sabit bileşim kanununa uyan bileşiklere denir renk körü. Daltonidlerin tümü şu anda bilinen organik bileşiklerdir (yaklaşık 30 milyon) ve kısmen (yaklaşık 100 bin) inorganik maddedir. Moleküler olmayan bir yapıya sahip maddeler ( Bertolidler), bu yasaya uymaz ve numune alma yöntemine bağlı olarak değişken bir bileşime sahip olabilir. Bunların çoğunluğunu (yaklaşık 500 bin) inorganik maddeler içerir. Bunlar esas olarak d elementlerinin ikili bileşikleridir (oksitler, sülfitler, nitrürler, karbürler, vb.). Değişken bileşimli bir bileşiğin bir örneği, bileşimi TiO 1.46 ila TiO 1.56 arasında değişen titanyum(III) oksittir. Bertolid formüllerinin değişken bileşimi ve mantıksızlığının nedeni, kristalin bazı temel hücrelerinin bileşimindeki değişikliklerdir (kristal yapıdaki kusurlar), bu, maddenin özelliklerinde keskin bir değişiklik gerektirmez. Daltonidler için böyle bir olay imkansızdır çünkü molekülün bileşimindeki bir değişiklik yeni bir kimyasal bileşiğin oluşumuna yol açar.

3. Eşdeğerler kanunu (I. Richter, J. Dalton, 1792-1804).

Reaksiyona giren maddelerin kütleleri eşdeğer kütleleriyle doğru orantılıdır.

burada E A ve E B reaksiyona giren maddelerin eşdeğer kütleleridir.

Bir maddenin eşdeğer kütlesi eşdeğerinin molar kütlesidir.

Eşdeğer, asit-baz reaksiyonlarında bir hidrojen katyonu, redoks reaksiyonlarında bir elektron veren veya kazanan veya değişim reaksiyonlarında başka herhangi bir maddenin bir eşdeğeri ile etkileşime giren gerçek veya koşullu bir parçacıktır.. Örneğin, metalik çinko bir asitle reaksiyona girdiğinde, bir çinko atomu iki hidrojen atomunun yerini alarak iki elektron verir:

Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2

Zn 0 - 2e - = Zn 2+

Bu nedenle çinkonun eşdeğeri atomunun 1/2'sidir, yani. 1/2 Zn (koşullu parçacık).

Bir maddenin molekül veya formül biriminin hangi kısmının eşdeğer olduğunu gösteren sayıya eşdeğerlik faktörü - f e denir.. Eşdeğer kütle veya eşdeğer molar kütle, eşdeğerlik faktörünün ve molar kütlenin çarpımı olarak tanımlanır:

Örneğin nötrleştirme reaksiyonunda sülfürik asit iki hidrojen katyonunu verir:

H 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + 2H 2 O

Buna göre sülfürik asidin eşdeğeri 1/2 H 2 SO 4, eşdeğerlik faktörü 1/2, eşdeğer kütlesi ise (1/2) × 98 = 49 g/mol'dür. Potasyum hidroksit bir hidrojen katyonunu bağlar, dolayısıyla eşdeğeri formül birimidir, eşdeğerlik faktörü bire eşittir ve eşdeğer kütle molar kütleye eşittir, yani. 56 g/mol.

Ele alınan örneklerden, eşdeğer kütle hesaplanırken eşdeğerlik faktörünün belirlenmesinin gerekli olduğu açıktır. Bunun için bir takım kurallar vardır:

1. Bir asit veya bazın eşdeğerlik faktörü 1/n'ye eşittir; burada n, reaksiyona katılan hidrojen katyonlarının veya hidroksit anyonlarının sayısıdır.

2. Tuz eşdeğerlik faktörü, birlik bölümünün metal katyon veya asit kalıntısının değerliği (v) ile tuzdaki sayıları (n) çarpımına bölünmesine eşittir (formüldeki stokiyometrik indeks):

Örneğin Al 2 (SO 4) 3 - f e = 1/6 için

3. Oksitleyici bir maddenin (indirgeyici maddenin) eşdeğerlik faktörü, birlik bölümünün kendisine bağlanan (bağışlanan) elektron sayısına bölünmesine eşittir.

Aynı bileşiğin farklı reaksiyonlarda farklı eşdeğerlik faktörüne sahip olabileceğine dikkat edilmelidir. Örneğin asit-baz reaksiyonlarında:

H3PO4 + KOH = KH2PO4 + H2Of e (H3PO4) = 1

H3PO4 + 2KOH = K2HPO4 + 2H2Of e (H3PO4) = 1/2

H3PO4 + 3KOH = K3PO4 + 3H2Of e (H3PO4) = 1/3

veya redoks reaksiyonlarında:

KMn 7+ O 4 + NaNO 2 + H 2 SO 4 ® Mn 2+ SO 4 + NaNO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

MnO 4 - + 8H + + 5e - ® Mn 2+ + 4H 2 O f e (KMnO 4) = 1/5

Atom-moleküler teorinin temelleri Rus bilim adamı M.V. Lomonosov (1741) ve İngiliz bilim adamı J. Dalton (1808) tarafından oluşturuldu.

Atomik-moleküler teori, maddenin yapısının doktrinidir ve ana hükümleri şunlardır:

1. Tüm maddeler moleküllerden ve atomlardan oluşur. Molekül, bir maddenin bağımsız olarak var olabilen ve maddenin temel kimyasal özelliklerini kaybetmeden daha fazla parçalanamayan en küçük parçacığıdır. Bir molekülün kimyasal özellikleri, bileşimi ve kimyasal yapısı tarafından belirlenir.

2. Moleküller sürekli hareket halindedir. Moleküller rastgele ve sürekli hareket eder. Moleküllerin hareket hızı, maddelerin toplanma durumuna bağlıdır. Sıcaklık arttıkça moleküler hareketin hızı artar.

3. Aynı maddenin molekülleri aynıdır ancak farklı maddelerin molekülleri kütle, boyut, yapı ve kimyasal özellikler bakımından farklılık gösterir. Her madde molekülleri kaldığı sürece var olur. Moleküller yok olur olmaz, söz konusu maddenin varlığı sona erer: yeni moleküller, yeni maddeler ortaya çıkar. Kimyasal reaksiyonlar sırasında bazı maddelerin molekülleri yok edilir ve diğer maddelerin molekülleri oluşur.

4. Moleküller daha küçük parçacıklardan, yani atomlardan oluşur. Atom, bir kimyasal elementin kimyasal olarak parçalanamayan en küçük parçacığıdır.

Dolayısıyla elementin özelliklerini atom belirler.

Atom– pozitif yüklü bir çekirdek ve negatif yüklü elektronlardan oluşan elektriksel olarak nötr bir parçacık.

Kimyasal element belirli bir dizi özellik ile karakterize edilen bir tür atom olarak adlandırılır.

Şu anda bir element, aynı nükleer yüke sahip bir atom türü olarak tanımlanmaktadır.

Molekülleri bir elementin atomlarından oluşan maddelere denir. basit maddeler(C, H2, N2, O3, S8, vb.).

Molekülleri iki veya daha fazla elementin atomlarından oluşan maddelere denir. karmaşık maddeler ( H20, H2S04, KHCO3, vb.). Bir moleküldeki atomların sayısı ve göreceli dizilişi çok önemlidir.

Aynı elementin atomlarının yapı ve özellik bakımından farklı birkaç basit madde oluşturma yeteneğine denir. allotropi, ve oluşan maddeler - allotropik modifikasyonlar veya modifikasyonlar,örneğin, oksijen elementi iki allotropik modifikasyon oluşturur: O2 - oksijen ve O3 - ozon; karbon elementi - üç: elmas, grafit ve karabina vb.

Allotropi fenomeni iki nedenden kaynaklanır: moleküldeki farklı sayıda atom (oksijen O2 ve ozon O3) veya farklı kristal formların oluşumu (elmas, grafit ve karbin).

Elementler genellikle kimyasal sembollerle gösterilir. Her zaman olmalı Unutma, bir kimyasal elementin her sembolü şu anlama gelir:

1. öğe adı;

2. bir atomu;

3. atomlarının bir molü;

4. elementin bağıl atom kütlesi;

5. Kimyasal elementlerin periyodik tablosundaki konumu

DI. Mendeleev.

Yani örneğin işaret Sönümüzde olanı gösteriyor:

1. kimyasal element kükürt;

2. bir atomu;

3. bir mol kükürt atomu;

4. Sülfürün atom kütlesi 32 a'dır. u.m (atom kütle birimi);

5. kimyasal elementlerin periyodik sistemindeki seri numarası D.I. Mendeleyev 16.

Atomların ve moleküllerin mutlak kütleleri ihmal edilebilir düzeydedir, bu nedenle kolaylık olması açısından atomların ve moleküllerin kütlesi bağıl birimlerle ifade edilir. Şu anda atom kütlesinin birimi şu şekilde alınmaktadır: Atomik kütle birimi(kısaltılmış A. yemek yemek.), karbon izotopu 12 C, 1a'nın kütlesinin 1/12'sini temsil eder. e.m. 1,66 × 10-27 kg'dır.

Elementin atom kütlesi a ile ifade edilen atomunun kütlesi denir. yemek yemek.

Elementin bağıl atom kütlesi belirli bir elementin atomunun kütlesinin, karbon izotopu 12 C'nin kütlesinin 1/12'sine oranıdır.

Bağıl atom kütlesi boyutsuz bir miktardır ve gösterilir Ar,

örneğin hidrojen için

oksijen için .

Maddenin moleküler kütlesi a ile ifade edilen molekülün kütlesidir. e.m.Belirli bir maddenin molekülünü oluşturan elementlerin atomik kütlelerinin toplamına eşittir.

Maddenin bağıl moleküler ağırlığı belirli bir maddenin bir molekülünün kütlesinin, karbon izotopu 12 C'nin kütlesinin 1/12'sine oranıdır. Sembolle gösterilir. Bay. Bağıl moleküler kütle, atom sayısı dikkate alınarak molekülde bulunan elementlerin bağıl atom kütlelerinin toplamına eşittir. Örneğin, ortofosforik asit H3P04'ün bağıl moleküler ağırlığı, molekülde bulunan tüm elementlerin atomlarının kütlesine eşittir:

Bay(H3PO 4) = 1,0079 × 3 + 30,974 × 1 + 15,9994 × 4 = 97,9953 veya ≈ 98

Bağıl molekül ağırlığı, belirli bir maddenin molekülünün kütlesinin 1 a'dan kaç kat daha büyük olduğunu gösterir. yemek yemek.

Kütle birimlerinin yanı sıra kimyada bir maddenin miktar birimi de kullanılır. dua etmek(kısaltma "güve").

Maddenin molü- 12 g (0,012 kg) 12 C karbon izotopunda bulunan molekül, atom, iyon, elektron veya diğer yapısal birimler kadar madde içeren madde miktarı.

Bir karbon atomunun 12 C (1,993 × 10 -27 kg) kütlesini bildiğimizde, 0,012 kg karbondaki atom sayısını hesaplayabiliriz:

Herhangi bir maddenin bir molündeki parçacık sayısı aynıdır. 6,02 × 10 23'e eşittir ve denir Avogadro sabiti veya Avogadro sayısı (Yok).

Örneğin üç mol karbon atomu içerecektir

3 × 6,02 × 10 23 = 18,06 × 10 23 atom

"Köstebek" kavramını kullanırken, her özel durumda tam olarak hangi yapısal birimlerin kastedildiğini belirtmek gerekir. Örneğin, bir mol hidrojen atomu H, bir mol hidrojen molekülü H2, bir mol hidrojen iyonu veya Bir mol parçacık belirli bir kütleye sahiptir.

Molar kütle bir maddenin bir molünün kütlesidir. Mektupla belirtilir M.

Molar kütle sayısal olarak bağıl moleküler kütleye eşittir ve birimleri g/mol veya kg/mol'dür.

Bir maddenin kütlesi ve miktarı farklı kavramlardır. Kütle kg (g) cinsinden, madde miktarı ise mol cinsinden ifade edilir. Bir maddenin kütlesi (m, g), madde miktarı (n, mol) ve molar kütle (M, g/mol) arasında ilişkiler vardır:

n = , g/mol; M = g/mol; m = n × M, g.

Bu formülleri kullanarak bir maddenin belirli bir miktarının kütlesini, bir maddenin molar kütlesini veya bir maddenin miktarını hesaplamak kolaydır.

örnek 1 . 2 mol demir atomunun kütlesi nedir?

Çözüm: Demirin atom kütlesi 56 amu'dur. (yuvarlak), dolayısıyla 1 mol demir atomu 56 g ağırlığındadır ve 2 mol demir atomunun kütlesi 56 × 2 = 112 g'dır.

Örnek 2 . 560 g KOH'ta kaç mol potasyum hidroksit bulunur?

Çözüm: KOH'un moleküler ağırlığı 56 amu'dur. Molar = 56 g/mol. 560 g potasyum hidroksit şunları içerir: 10 mol KOH. Gaz halindeki maddeler için molar hacim kavramı vardır. VM. Avogadro yasasına göre, normal koşullar altında (basınç 101.325 kPa ve sıcaklık 273 K) herhangi bir gazın bir molü 22,4 litre hacim kaplar. Bu miktara denir molar hacim(2 g hidrojen (H2), 32 g oksijen (O2), vb. tarafından işgal edilir.

Örnek 3 . Normal koşullar (norm) altında 1 litre karbon monoksitin (ΙV) kütlesini belirleyin.

Çözüm: CO2'nin moleküler kütlesi M = 44 amu'dur, dolayısıyla molar kütle 44 g/mol'dür. Avogadro kanununa göre bir mol CO2 no. 22,4 litre hacim kaplar. Dolayısıyla 1 litre CO2'nin (n.s.) kütlesi g'ye eşittir.

Örnek 4. Normal koşullar altında (n.s.) 3,4 g hidrojen sülfürün (H 2 S) kapladığı hacmi belirleyin.

Çözüm: Hidrojen sülfürün molar kütlesi 34 g/mol'dür. Buna dayanarak şunu yazabiliriz: Standart koşullarda 34 g H 2 S. 22,4 litre hacim kaplar.

3,4 g ________________________ X l,

dolayısıyla X = l.

Örnek 5. Kaç tane amonyak molekülü var?

a) 1 litrede b) 1 g'da?

Çözüm: Avogadro sayısı 6,02 × 10 23, standart koşullarda 1 mol (17 g/mol) veya 22,4 litredeki molekül sayısını gösterir, dolayısıyla 1 litre şunları içerir:

6,02 × 10 23 × 1= 2,7 × 10 22 molekül.

1 g'daki amonyak moleküllerinin sayısı şu orandan bulunur:

dolayısıyla X = 6,02 × 10 23 × 1= 3,5 × 10 22 molekül.

Örnek 6. 1 mol suyun kütlesi nedir?

Çözüm: Suyun moleküler kütlesi H2O 18 amu'dur. (hidrojenin atom kütlesi – 1, oksijen – 16, toplam 1 + 1 + 16 = 18). Bu, bir mol suyun kütle olarak 18 grama eşit olduğu ve bu su kütlesinin 6,02 x 10 23 su molekülü içerdiği anlamına gelir.

Niceliksel olarak, bir maddenin 1 molünün kütlesi, maddenin atomik veya moleküler kütlesine sayısal olarak eşit olan gram cinsinden kütlesidir.

Örneğin, 1 mol sülfürik asit H2S04'ün kütlesi 98 g'dır.

(1 +1 + 32 + 16 + 16 + 16 + 16 = 98),

ve bir H 2 SO 4 molekülünün kütlesi eşittir 98 gram= 16,28 × 10 -23 gr

Bu nedenle, herhangi bir kimyasal bileşik, bir molün kütlesi veya molar (molar) kütle ile karakterize edilir. M, g/mol cinsinden ifade edilir (M(H2O) = 18 g/mol ve M(H2S04) = 98 g/mol).

Atomik-moleküler bilim

Madde ve hareket kavramı

Modern kimya, çalışma konusu madde olan ve inorganik, analitik, fiziksel, organik, koloidal vb. bireysel kimya disiplinlerinden oluşan bir sistem olan doğa bilimlerinden biridir.

Etrafımızdaki tüm farklı dünya, tüm nesneler ve fenomenler dizisi, iki varoluş biçiminin - madde ve alan - bilindiği ortak bir kavram - madde - ile birleştirilmiştir.

Madde, kendi kütlesine veya durgun kütlesine sahip parçacıklardan oluşan maddi bir oluşumdur. Modern bilim, çeşitli malzeme sistemlerini ve bunlara karşılık gelen maddenin yapısal seviyelerini bilir. Bunlar hem temel parçacıkları (elektronlar, protonlar, nötronlar vb.) hem de çeşitli boyutlardaki makroskobik cisimleri (jeolojik sistemler, gezegenler, yıldızlar, yıldız kümeleri, Galaksi, galaksi sistemleri vb.) içerir. Maddenin yapısına ilişkin modern bilgi, 10 -14cmönce 10 28cm(yaklaşık olarak 13 milyarışık yılları).

Maddeden farklı olarak alan, parçacıkların etkileşime girdiği maddi bir ortamdır. Örneğin, elektronik alanda yüklü parçacıklar arasında etkileşim meydana gelir ve nükleer alanda protonlar ve nötronlar arasında etkileşim meydana gelir.

Maddenin evrensel varoluş biçimleri, maddenin dışında var olmayan uzay ve zamandır, tıpkı uzay-zamansal özelliklere sahip olmayan maddi nesnelerin olamayacağı gibi.

Maddenin temel ve ayrılmaz özelliği harekettir, yani varoluş biçimidir. Maddenin hareket biçimleri çok çeşitlidir, birbirleriyle ilişkilidir ve birinden diğerine geçebilirler. Örneğin, maddenin mekanik hareketi elektriksel forma, elektriksel form termal forma vb. dönüşebilir. Maddenin hareketinin ölçüsü, niceliksel özelliği enerjidir.

Kimyanın Tanımı

Maddenin çeşitli hareket biçimleri, çeşitli bilimler - fizik, kimya, biyoloji vb. tarafından incelenmektedir. Kimya, maddelerde niteliksel bir değişiklik, bazı maddelerin başkalarına dönüşümü olarak anlaşılan maddenin kimyasal hareket biçimini inceler. Bu durumda maddeyi oluşturan atomlar arasındaki kimyasal bağlar kopar, yeniden ortaya çıkar veya yeniden dağıtılır. Kimyasal işlemler sonucunda yeni fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip yeni maddeler ortaya çıkar.

Dolayısıyla kimya, bileşim, yapı ve özelliklerdeki değişikliklerin yanı sıra bu süreçler ile maddenin diğer hareket biçimleri arasındaki karşılıklı geçişlerle birlikte maddelerin dönüşüm süreçlerini inceleyen bir bilimdir.

Kimyada çalışmanın amacı kimyasal elementler ve bunların bileşikleridir. Kimya, maddelerin özelliklerini ve dönüşümlerini inceleyerek doğa yasalarını ortaya çıkarır, maddeyi ve onun hareketini kavrar. Kimyanın en önemli temel doğa bilimlerinden biri olarak incelenmesi, bilimsel bir dünya görüşünün oluşması için gereklidir.

Atom-moleküler bilim

Atomik-moleküler bilim, kimyada ilk kez büyük Rus bilim adamı M.V. tarafından geliştirildi ve uygulandı. Lomonosov. Öğretisinin ana hükümleri “Matematiksel Kimyanın Unsurları” çalışmasında ortaya konmuştur. M.V.'nin öğretilerinin özü. Lomonosov aşağıdakilere geliyor.

1. Tüm maddeler “parçacıklardan” oluşur (M.V. Lomonosov'un molekül dediği gibi). 2. Moleküller elementlerden (atomlardan) oluşur. 3. Parçacıklar – moleküller ve atomlar sürekli hareket halindedir. 4. Basit maddelerin molekülleri aynı atomlardan, karmaşık maddelerin molekülleri ise farklı atomlardan oluşur.

Bu doktrin daha sonra D. Dalton ve J. Berzelius'un çalışmalarında geliştirildi. Kimyada atom-moleküler teori nihayet 19. yüzyılın ortalarında kuruldu. 1860 yılında Karlsruhe'de düzenlenen Uluslararası Kimyacılar Kongresi'nde kimyasal element, atom ve molekül kavramlarının tanımları kabul edildi.

Atom, kimyasal özelliklere sahip olan ve kimyasal reaksiyonlarda bölünemeyen bir kimyasal elementin en küçük parçacığıdır.

Molekül, bir maddenin kimyasal özelliklerine sahip en küçük parçacığıdır. Bir molekülün kimyasal özellikleri, bileşimi ve kimyasal yapısı tarafından belirlenir.

Tüm maddeler basit ve karmaşık olarak ikiye ayrılır.

Basit bir madde aynı elementin atomlarından oluşur.

Karmaşık bir madde farklı elementlerin atomlarından oluşur. Örneğin bakır oksit (II) bakır ve oksijen elementlerinin atomlarından oluşur.

Sadece 100 yıl önce atom bölünmez bir varlık olarak görülüyordu. Ancak modern kavramlara göre atom karmaşık bir yapıya sahiptir ve üç atom altı parçacıktan oluşur: protonlar, nötronlar ve elektronlar. Protonların pozitif yükü vardır; nötronların yükü yoktur ve elektronların negatif yükü vardır. Proton ve elektronun yükleri aynı büyüklüktedir. Protonlar ve nötronlar birlikte atomun çekirdek adı verilen çok küçük bir hacmini işgal ederler. Bir atomun hacminin geri kalan kısmı, elektronların hareket ettiği alandır. Atomların net elektrik yükü olmadığından her atom eşit sayıda elektron ve proton içerir. Çekirdeğin yükü proton sayısına göre belirlenir.

Kimyasal element, aynı nükleer yük ile karakterize edilen ve buna göre belirli bir dizi özellik ile karakterize edilen bir atom türüdür. Aynı elementin nötron sayısı ve dolayısıyla kütle bakımından farklılık gösteren atomlarına izotop denir. Sembol 12 6C ya da sadece 12°C altı proton ve altı nötrondan oluşan bir karbon atomu anlamına gelir. Bir atomun çekirdeğindeki proton sayısına atom numarası denir. Üst simge (12) Kütle numarası denir ve bir atomun çekirdeğindeki proton ve nötronların toplam sayısını gösterir.

“Kimyasal element” kavramı, “basit madde” kavramıyla özdeşleştirilemez. Basit bir madde belirli bir yoğunluk, çözünürlük, erime ve kaynama noktaları vb. ile karakterize edilir. Bu özellikler bir dizi atomla ilgilidir ve farklı basit maddeler için farklıdır.

Bir kimyasal element, belirli bir nükleer yük, izotopik bileşim vb. ile karakterize edilir. Bir elementin özellikleri, onun bireysel atomlarıyla ilgilidir.

Karmaşık maddeler basit maddelerden değil elementlerden oluşur. Örneğin su, basit maddeler olan hidrojen ve oksijenden değil, hidrojen ve oksijen elementlerinden oluşur.

Birçok kimyasal element, yapı ve özellik bakımından farklılık gösteren birkaç basit madde oluşturur. Bu olaya allotropi denir ve ortaya çıkan maddelere allotropik modifikasyonlar veya modifikasyonlar denir. Böylece oksijen elementi iki allotropik modifikasyon oluşturur: oksijen Ç2 ve ozon Ç 3; karbon elementi - üç: elmas, grafit ve karabina.

Maddenin hareketinin kimyasal formu, her bir maddenin doğasında bulunan fiziksel özellikler ve fiziksel miktarlar ölçülerek incelenir ve bilinir. Fiziksel bir miktar, örneğin bir maddenin kütlesi, yoğunluğu, erime noktasıdır. Kimyada bir maddenin bağıl atom ve moleküler kütlesi kavramları yaygın olarak kullanılmaktadır.

Göreceli atomik kütle. Atomların kütleleri son derece küçüktür. Böylece bir hidrojen atomunun kütlesi 1.674×10 -27 kg, oksijen - 2.667×10 -26 kg. Kimyada geleneksel olarak mutlak kütle değerlerinden ziyade göreceli kütle değerleri kullanılır. Bağıl kütle birimi atomik kütle birimidir (kısaltılmıştır) sabah.e.m.), temsil eden 1/12 karbon atomu kütlesi - 12 , yani karbon izotopu 6C - 1,66×10 -27 kg. Çoğu element farklı kütlelere sahip atomlara sahip olduğundan, bir kimyasal elementin bağıl atom kütlesi, elementin doğal izotopik bileşimindeki bir atomun ortalama kütlesinin, 1/12 bir karbon atomunun kütlesi.

Nerede 1.993·10 -26 kg– bir karbon atomunun kütlesi.

Bağıl molekül ağırlığı. Atomik kütleler gibi bağıl moleküler kütleler de atomik kütle birimleriyle ifade edilir. Bir maddenin bağıl moleküler kütlesi, maddenin doğal izotopik bileşimindeki bir molekülün ortalama kütlesinin oranına eşit boyutsuz bir miktardır. 1/12 karbon atomu kütlesi 12 6C.

Bağıl molekül ağırlığı şu şekilde gösterilir: Bay. Sayısal olarak bir maddenin molekülünü oluşturan tüm atomların bağıl atom kütlelerinin toplamına eşittir ve maddenin formülü kullanılarak hesaplanır. Örneğin, Bay r (H20) aşağıdakilerden oluşacaktır 2 A r (N)» 2; Ar(O)= 1 × 16 = 16; M r (H20) = 2 + 16 = 18.

Mol. Uluslararası birim sisteminde (Sİ) Bir maddenin miktar birimi mol olarak alınır. Bir mol, çok sayıda yapısal veya formülsel içeren bir maddenin miktarıdır. (FE) birimler (moleküller, atomlar, iyonlar, elektronlar veya diğerleri), kaç tane atom vardır? 0,012kg karbon izotopu 12 6C.

Bir karbon atomunun kütlesini bilmek 12C (1.993×10 -26 kg), atom sayısını hesaplayın Yok V 0,012kg karbon.

Parçacık sayısı 1 mol her madde aynıdır. Eşittir 6,02×10 23 ve Avogadro sabiti olarak adlandırılır (gösterilir) Yok, boyut 1/mol veya mol -1). Açıkçası, içinde 2 mol karbon tutulacak 2 × 6,02 × 10 23 atomlar, içinde 3 mol - 3 × 6,02 × 10 23 atomlar.

Molar kütle. Genellikle belirlenir M. Molar kütle, bir maddenin kütlesinin madde miktarına oranına eşit bir değerdir. Onun bir boyutu var kg/mol veya g/mol. Örneğin, M = m/n veya M = m/n, Nerede M- gram cinsinden kütle; N(çıplak) veya N- mol cinsinden madde miktarı, M- molar kütle g/mol- verilen her madde için sabit bir değer. Yani bir su molekülünün kütlesi eşitse 2,99×10 -26 kg, sonra molar kütle M(H2O) = 2,99×10 -26 kg × 6,02×10 23 mol -1 = 0,018 kg/mol veya 18 gr/mol. Genel olarak bir maddenin molar kütlesi şu şekilde ifade edilir: g/mol, sayısal olarak bu maddenin bağıl atomik veya bağıl moleküler kütlesine eşittir.

Örneğin bağıl atom ve moleküler kütleler C, O2, H2S sırasıyla eşit 12, 32, 34, ve molar kütleleri sırasıyla 12, 32, 34 gr/mol.