Kamag-anak na atomic at molekular na masa. Ang nunal ay isang yunit ng dami ng isang sangkap. Katumbas ng kemikal

Teorya ng atomic-molecular. Atom, molekula. Elemento ng kemikal. Simple at tambalan. Allotropy.

Chemistry- ang agham ng mga sangkap, ang mga batas ng kanilang pagbabago (pisikal at kemikal na mga katangian) at aplikasyon. Sa kasalukuyan, higit sa 100 libong inorganic at higit sa 4 na milyong organic compound ang kilala.

Chemical phenomena: Ang ilang mga sangkap ay nababago sa iba na naiiba mula sa orihinal sa komposisyon at mga katangian, habang ang komposisyon ng atomic nuclei ay hindi nagbabago.

Pisikal na phenomena: ang pisikal na estado ng mga sangkap ay nagbabago (pagsingaw, pagkatunaw, kondaktibiti ng kuryente, pagpapakawala ng init at liwanag, pagkamalleability, atbp.) o mga bagong sangkap ay nabuo na may pagbabago sa komposisyon ng atomic nuclei.

1. Ang lahat ng mga sangkap ay binubuo ng mga molekula. Molecule- ang pinakamaliit na particle ng isang substance na may mga katangiang kemikal nito.

2. Ang mga molekula ay binubuo ng mga atomo. Atom- ang pinakamaliit na butil ng elementong kemikal na nagpapanatili ng lahat ng katangiang kemikal nito. Ang iba't ibang mga elemento ay may iba't ibang mga atomo.

3. Ang mga molekula at atomo ay patuloy na gumagalaw; may mga puwersa ng pang-akit at pagtanggi sa pagitan nila.

Elemento ng kemikal- ito ay isang uri ng mga atom na nailalarawan sa pamamagitan ng ilang mga singil sa nuklear at ang istraktura ng mga electronic shell. Sa kasalukuyan, 117 elemento ang kilala: 89 sa kanila ay matatagpuan sa kalikasan (sa Earth), ang iba ay nakuha sa artipisyal na paraan. Ang mga atom ay umiiral sa isang malayang estado, sa mga compound na may mga atomo ng pareho o iba pang mga elemento, na bumubuo ng mga molekula. Ang kakayahan ng mga atomo na makipag-ugnayan sa ibang mga atomo at bumuo ng mga kemikal na compound ay natutukoy sa pamamagitan ng istraktura nito. Ang mga atom ay binubuo ng isang positibong sisingilin na nucleus at negatibong sisingilin na mga electron na gumagalaw sa paligid nito, na bumubuo ng isang elektrikal na neutral na sistema na sumusunod sa mga batas na katangian ng mga microsystem.

Formula ng kemikal- ito ay isang conventional notation ng komposisyon ng isang substance gamit ang mga kemikal na simbolo (iminungkahi noong 1814 ni J. Berzelius) at mga indeks (index ay ang numero sa kanang ibaba ng simbolo. Isinasaad ang bilang ng mga atom sa molekula). Ipinapakita ng pormula ng kemikal kung aling mga atomo kung aling mga elemento at sa anong ratio ang konektado sa isa't isa sa isang molekula.

Allotropy- ang kababalaghan ng pagbuo ng isang kemikal na elemento ng ilan mga simpleng sangkap, naiiba sa istraktura at mga katangian.

Mga simpleng sangkap- ang mga molekula ay binubuo ng mga atomo ng parehong elemento.

Mga kumplikadong sangkap- ang mga molekula ay binubuo ng iba't ibang mga atomo mga elemento ng kemikal.

Ang internasyonal na yunit ng atomic mass ay katumbas ng 1/12 ng masa ng 12 C isotope - ang pangunahing isotope ng natural na carbon: 1 amu = 1/12 m (12 C) = 1.66057 10 -24 g

Relatibong atomic mass (Ar)- isang walang sukat na dami na katumbas ng ratio ng average na masa ng isang atom ng isang elemento (isinasaalang-alang ang porsyento ng mga isotopes sa kalikasan) sa 1/12 ng masa ng isang 12 C atom.

Average na absolute atomic mass (m) katumbas ng relatibong atomic mass na beses ang amu. (1 amu=1.66*10 -24)

Kamag-anak na molekular na timbang (Ginoo)- isang walang sukat na dami na nagpapakita kung gaano karaming beses ang masa ng isang molekula ng isang partikular na sangkap ay higit sa 1/12 ang masa ng isang carbon atom na 12 C.

Mr = mr / (1/12 mа(12 C))

mr ay ang masa ng isang molekula ng isang ibinigay na sangkap;

ma(12 C) - masa ng carbon atom 12 C.

Mr = S Ar(e). Ang kamag-anak na molekular na masa ng isang sangkap ay katumbas ng kabuuan ng mga kamag-anak na atomic na masa ng lahat ng mga elemento, na isinasaalang-alang ang mga indeks ng formula.

Ang absolute mass ng isang molekula ay katumbas ng relatibong molecular mass sa amu. Ang bilang ng mga atomo at molekula sa mga ordinaryong sample ng mga sangkap ay napakalaki, samakatuwid, kapag nailalarawan ang dami ng isang sangkap, ginagamit ang isang espesyal na yunit ng pagsukat. - nunal.

Dami ng substance, mol. Nangangahulugan ng isang tiyak na bilang ng mga elemento ng istruktura (mga molekula, atomo, ion). Tinutukoy n at sinusukat sa mga nunal. Ang nunal ay ang dami ng isang substance na naglalaman ng kasing dami ng mga particle na mayroong mga atomo sa 12 g ng carbon.

Numero ng Avogadro di Quaregna(N A). Ang bilang ng mga particle sa 1 mole ng anumang substance ay pareho at katumbas ng 6.02 10 23. (Ang pare-pareho ng Avogadro ay may sukat - mol -1).

Ang molar mass ay nagpapakita ng mass ng 1 mole ng isang substance (na tinutukoy ng M): M = m/n

Ang molar mass ng isang substance ay katumbas ng ratio ng mass ng substance sa katumbas na halaga ng substance.

Ang molar mass ng isang substance ay numerong katumbas ng relatibong molecular mass nito, gayunpaman, ang unang dami ay may sukat na g/mol, at ang pangalawa ay walang sukat: M = N A m(1 molekula) = N A Mr 1 amu. = (N A 1 amu) Mr = Mr

Katumbas- ay isang tunay o kondisyon na particle ng isang substance na katumbas ng:
a) isang H + o OH - ion sa isang ibinigay na reaksyon ng acid-base;

b) isang elektron sa isang ibinigay na ORR (redox reaction);

c) isang yunit ng singil sa isang ibinigay na reaksyon ng palitan,

d) ang bilang ng mga monodentate ligand na nakikilahok sa kumplikadong reaksyon ng pagbuo.

Upang sukatin ang masa ng isang atom, ginagamit ang kamag-anak na atomic mass, na ipinahayag sa atomic mass units (amu). Ang relatibong molekular na timbang ay binubuo ng mga relatibong atomic na masa ng mga sangkap.

Mga konsepto

Upang maunawaan kung ano ang kamag-anak na masa ng atom sa kimika, dapat mong maunawaan na ang ganap na masa ng isang atom ay masyadong maliit upang maipahayag sa gramo, mas mababa sa kilo. Samakatuwid, sa modernong kimika, 1/12 ng masa ng carbon ay kinuha bilang isang atomic mass unit (amu). Ang relatibong atomic mass ay katumbas ng ratio ng absolute mass sa 1/12 ng absolute mass ng carbon. Sa ibang salita relatibong masa sumasalamin kung gaano karaming beses ang masa ng isang atom ng isang partikular na sangkap ay lumampas sa 1/12 ng masa ng isang carbon atom. Halimbawa, ang kamag-anak na masa ng nitrogen ay 14, i.e. Ang nitrogen atom ay naglalaman ng 14 a. e.m. o 14 beses na higit sa 1/12 ng isang carbon atom.

kanin. 1. Mga atomo at molekula.

Sa lahat ng mga elemento, ang hydrogen ang pinakamagaan, ang masa nito ay 1 yunit. Ang pinakamabigat na atom ay may mass na 300 a. kumain.

Ang molecular mass ay isang halaga na nagsasaad kung gaano karaming beses ang mass ng isang molekula ay lumampas sa 1/12 ng mass ng carbon. Ipinahayag din sa a. e.m. Ang masa ng isang molekula ay binubuo ng masa ng mga atomo, samakatuwid, upang kalkulahin ang kamag-anak na molekular na masa kinakailangan upang magdagdag ng mga masa ng mga atomo ng sangkap. Halimbawa, ang relatibong molecular weight ng tubig ay 18. Ang halagang ito ay ang kabuuan ng relatibong atomic na masa ng dalawang hydrogen atoms (2) at isang oxygen atom (16).

kanin. 2. Carbon sa periodic table.

Tulad ng nakikita mo, ang dalawang konsepto na ito ay may ilang karaniwang katangian:

• ang mga relatibong atomic at molekular na masa ng isang sangkap ay walang sukat na dami;
• ang relative atomic mass ay itinalagang Ar, molecular mass - Mr;
• Ang yunit ng pagsukat ay pareho sa parehong mga kaso - a. kumain.

Ang molar at molecular mass ay pareho ayon sa numero, ngunit magkaiba sa dimensyon. Ang molar mass ay ang ratio ng mass ng isang substance sa bilang ng mga moles. Sinasalamin nito ang masa ng isang nunal, na katumbas ng numero ni Avogadro, i.e. 6.02 ⋅ 10 23 . Halimbawa, ang 1 mole ng tubig ay tumitimbang ng 18 g/mol, at M r (H 2 O) = 18 a. e.m. (18 beses na mas mabigat kaysa sa isang atomic mass unit).

Paano makalkula

Upang maipahayag ang relatibong atomic na masa sa matematika, dapat matukoy ng isa na ang 1/2 bahagi ng carbon o isang atomic mass unit ay katumbas ng 1.66⋅10 −24 g Samakatuwid, ang formula para sa relatibong atomic mass ay ang mga sumusunod:

A r (X) = m a (X) / 1.66⋅10 −24,

kung saan ang m a ay ang absolute atomic mass ng substance.

Ang kamag-anak na atomic mass ng mga elemento ng kemikal ay ipinahiwatig sa periodic table ng Mendeleev, kaya hindi ito kailangang kalkulahin nang nakapag-iisa kapag nilutas ang mga problema. Ang mga kamag-anak na masa ng atom ay karaniwang bilugan sa buong mga numero. Ang pagbubukod ay chlorine. Ang masa ng mga atom nito ay 35.5.

Dapat pansinin na kapag kinakalkula ang kamag-anak na atomic mass ng mga elemento na may isotopes, ang kanilang average na halaga ay isinasaalang-alang. Ang atomic mass sa kasong ito ay kinakalkula tulad ng sumusunod:

A r = ΣA r,i n i ,

kung saan ang A r,i ay ang relatibong atomic na mass ng isotopes, n i ay ang nilalaman ng isotopes sa natural mixtures.

Halimbawa, ang oxygen ay may tatlong isotopes - 16 O, 17 O, 18 O. Ang kanilang kamag-anak na masa ay 15.995, 16.999, 17.999, at ang kanilang nilalaman sa mga natural na mixtures ay 99.759%, 0.037%, 0.204%, ayon sa pagkakabanggit. Ang paghahati ng mga porsyento sa pamamagitan ng 100 at pagpapalit ng mga halaga, makakakuha tayo ng:

A r = 15.995 ∙ 0.99759 + 16.999 ∙ 0.00037 + 17.999 ∙ 0.00204 = 15.999 amu

Ang pagtukoy sa periodic table, madaling mahanap ang halagang ito sa oxygen cell.

kanin. 3. Periodic table.

Ang relatibong molekular na masa ay ang kabuuan ng mga masa ng mga atomo ng isang sangkap:

Kapag tinutukoy ang kamag-anak na halaga ng timbang ng molekular, ang mga indeks ng simbolo ay isinasaalang-alang. Halimbawa, ang pagkalkula ng masa ng H 2 CO 3 ay ang mga sumusunod:

M r = 1 ∙ 2 + 12 + 16 ∙ 3 = 62 a. kumain.

Alam ang kamag-anak na molekular na timbang, maaari mong kalkulahin ang kamag-anak na density ng isang gas mula sa pangalawa, i.e. matukoy kung gaano karaming beses ang isang gaseous substance ay mas mabigat kaysa sa pangalawa. Upang gawin ito, gamitin ang equation na D (y) x = M r (x) / M r (y).

Ano ang natutunan natin?

Mula sa aralin sa ika-8 baitang natutunan natin ang tungkol sa relatibong atomic at molekular na masa. Ang yunit ng relatibong atomic mass ay kinuha na 1/12 ng mass ng carbon, katumbas ng 1.66⋅10 −24 g Upang makalkula ang masa, kinakailangang hatiin ang absolute atomic mass ng substance sa atomic mass unit. (amu). Ang halaga ng kamag-anak na atomic mass ay ipinahiwatig sa periodic table ng Mendeleev sa bawat cell ng elemento. Ang molecular mass ng isang substance ay ang kabuuan ng relative atomic mass ng mga elemento.

Pagsubok sa paksa

Pagsusuri ng ulat

Average na rating: 4.6. Kabuuang mga rating na natanggap: 177.

Mga pangunahing batas ng kimika

Ang sangay ng kimika na isinasaalang-alang ang dami ng komposisyon ng mga sangkap at dami ng mga relasyon (mass, volume) sa pagitan ng mga tumutugon na sangkap ay tinatawag stoichiometry. Alinsunod dito, ang mga kalkulasyon ng dami ng mga ugnayan sa pagitan ng mga elemento sa mga compound o sa pagitan ng mga sangkap sa mga reaksiyong kemikal ay tinatawag stoichiometric na mga kalkulasyon. Ang mga ito ay batay sa mga batas ng konserbasyon ng masa, patuloy na komposisyon, maramihang mga ratio, pati na rin ang mga batas ng gas - volumetric ratios at Avogadro. Ang mga nakalistang batas ay itinuturing na mga pangunahing batas ng stoichiometry.

Batas ng konserbasyon ng masa- ang batas ng pisika, ayon sa kung saan ang masa ng pisikal na sistema ay pinananatili sa ilalim ng lahat ng natural at mga artipisyal na proseso. Sa kanyang makasaysayang, metapisiko na anyo, ayon sa kung saan ang bagay ay hindi nilikha at hindi nasisira, ang batas ay kilala mula pa noong sinaunang panahon. Nang maglaon, lumitaw ang isang quantitative formulation, ayon sa kung saan ang sukat ng dami ng isang sangkap ay timbang (mamaya mass). Ang batas ng konserbasyon ng masa ay naunawaan sa kasaysayan bilang isa sa mga pormulasyon batas ng konserbasyon ng bagay. Isa sa mga unang bumalangkas nito ay ang sinaunang pilosopong Griyego na si Empedocles (ika-5 siglo BC): walang maaaring magmula sa wala, at sa anumang paraan ay hindi masisira ang umiiral. Nang maglaon, ang isang katulad na tesis ay ipinahayag nina Democritus, Aristotle at Epicurus (tulad ng muling pagsasalaysay ni Lucretius Cara). Sa pagdating ng konsepto ng masa bilang sukatan dami ng sangkap, proporsyonal sa timbang, ang pagbabalangkas ng batas ng konserbasyon ng bagay ay nilinaw: ang masa ay isang invariant (conserved), ibig sabihin, sa lahat ng proseso ang kabuuang masa ay hindi bumababa o tumataas(ang timbang, gaya ng inakala na ni Newton, ay hindi isang invariant, dahil ang hugis ng Earth ay malayo sa isang perpektong globo). Hanggang sa paglikha ng microworld physics, ang batas ng konserbasyon ng masa ay itinuturing na totoo at halata. I. Idineklara ni Kant ang batas na ito bilang isang postulate ng natural na agham (1786). Si Lavoisier, sa kanyang "Elementary Textbook of Chemistry" (1789), ay nagbibigay ng isang tiyak na quantitative formulation ng batas ng konserbasyon ng mass of matter, ngunit hindi ito idineklara na ilang bago at mahalagang batas, ngunit binanggit lamang ito bilang isang well- alam at matagal nang itinatag na katotohanan. Para sa mga reaksiyong kemikal, binalangkas ni Lavoisier ang batas tulad ng sumusunod: walang nangyayari alinman sa mga artipisyal na proseso o sa mga natural, at ang isa ay maaaring maglagay ng posisyon na sa bawat operasyon [reaksyon ng kemikal] mayroong parehong dami ng bagay bago at pagkatapos, na ang kalidad at dami ng mga prinsipyo ay nanatiling pareho, lamang naganap ang mga displacement at regroupings.

Noong ika-20 siglo, dalawang bagong katangian ng masa ang natuklasan: 1. Ang masa ng isang pisikal na bagay ay nakasalalay sa panloob na enerhiya. Kapag ang panlabas na enerhiya ay nasisipsip, ang masa ay tumataas, at kapag ito ay nawala, ito ay bumababa. Sinusunod nito na ang masa ay natipid lamang sa isang nakahiwalay na sistema, iyon ay, sa kawalan ng pagpapalitan ng enerhiya sa panlabas na kapaligiran. Ang pagbabago sa masa sa panahon ng mga reaksyong nuklear ay lalong kapansin-pansin. Ngunit kahit na sa panahon ng mga kemikal na reaksyon na sinamahan ng paglabas (o pagsipsip) ng init, ang masa ay hindi natipid, bagaman sa kasong ito ang mass defect ay bale-wala; 2. Ang masa ay hindi isang additive na dami: ang masa ng isang sistema ay hindi katumbas ng kabuuan ng mga masa ng mga bahagi nito. Sa modernong pisika, ang batas ng konserbasyon ng masa ay malapit na nauugnay sa batas ng konserbasyon ng enerhiya at natutupad na may parehong limitasyon - ang pagpapalitan ng enerhiya sa pagitan ng system at ng panlabas na kapaligiran ay dapat isaalang-alang.

Batas ng Katatagan ng Komposisyon(J.L. Proust, 1801-1808) - anumang tiyak na kemikal na dalisay na tambalan, anuman ang paraan ng paghahanda nito, ay binubuo ng parehong mga elemento ng kemikal, at ang mga ratio ng kanilang masa ay pare-pareho, at ang mga kamag-anak na bilang ng kanilang mga atomo ay ipinahayag sa mga integer.. Ito ay isa sa mga pangunahing batas ng kimika. Ang batas ng pare-parehong komposisyon ay totoo para sa mga daltonides (mga compound ng pare-pareho ang komposisyon) at hindi totoo para sa berthollides (mga compound ng variable na komposisyon). Gayunpaman, para sa kapakanan ng pagiging simple, ang komposisyon ng maraming Berthollides ay isinulat bilang pare-pareho.

Batas ng Maramihan natuklasan noong 1803 ni J. Dalton at binigyang-kahulugan niya mula sa pananaw ng atomismo. Ito ay isa sa mga stoichiometric na batas ng kimika: kung ang dalawang elemento ay bumubuo ng higit sa isang tambalan sa isa't isa, kung gayon ang mga masa ng isa sa mga elemento sa bawat parehong masa ng isa pang elemento ay magkakaugnay bilang mga buong numero, kadalasang maliit.

Mol. Molar mass

Sa International System of Units (SI), ang unit ng dami ng isang substance ay ang nunal.

Nunal- ito ang dami ng substance na naglalaman ng kasing dami ng structural units (molecules, atoms, ions, electron, etc.) gaya ng may mga atoms sa 0.012 kg ng carbon isotope 12 C.

Alam ang masa ng isang carbon atom (1.933 × 10 -26 kg), maaari nating kalkulahin ang bilang ng N A atoms sa 0.012 kg ng carbon

N A = 0.012/1.933×10 -26 = 6.02×10 23 mol -1

6.02×10 23 mol -1 ang tawag Ang pare-pareho ni Avogadro(designation N A, dimensyon 1/mol o mol -1). Ipinapakita nito ang bilang ng mga yunit ng istruktura sa isang nunal ng anumang sangkap.

Molar mass– isang halaga na katumbas ng ratio ng mass ng isang substance sa dami ng substance. Ito ay may sukat na kg/mol o g/mol. Ito ay karaniwang itinalagang M.

Sa pangkalahatan, ang molar mass ng isang substance, na ipinahayag sa g/mol, ay numerical na katumbas ng relative atomic (A) o relative molecular mass (M) ng substance na ito. Halimbawa, ang relatibong atomic at molekular na masa ng C, Fe, O 2, H 2 O ay ayon sa pagkakabanggit 12, 56, 32, 18, at ang kanilang molar mass ay ayon sa pagkakabanggit 12 g/mol, 56 g/mol, 32 g/mol , 18 g / mol.

Dapat pansinin na ang masa at dami ng isang sangkap ay magkaibang mga konsepto. Ang masa ay ipinahayag sa kilo (gramo), at ang halaga ng isang sangkap ay ipinahayag sa mga moles. May mga simpleng ugnayan sa pagitan ng mass ng isang substance (m, g), ang dami ng substance (ν, mol) at ang molar mass (M, g/mol)

m = νM; ν = m/M; M = m/v.

Gamit ang mga formula na ito, madaling kalkulahin ang masa ng isang tiyak na halaga ng isang sangkap, o matukoy ang bilang ng mga moles ng isang sangkap sa isang kilalang masa, o hanapin ang molar mass ng isang sangkap.

Kamag-anak na atomic at molekular na masa

Sa kimika, tradisyonal na ginagamit nila ang kamag-anak kaysa sa ganap na mga halaga ng masa. Mula noong 1961, ang atomic mass unit (pinaikling a.m.u.), na 1/12 ng mass ng isang carbon-12 atom, iyon ay, ang isotope ng carbon 12 C, ay pinagtibay bilang isang yunit ng mga relatibong atomic na masa mula noong 1961.

Kamag-anak na molekular na timbang(M r) ng isang sangkap ay isang halaga na katumbas ng ratio ng average na masa ng isang molekula ng natural na isotopic na komposisyon ng sangkap sa 1/12 ng masa ng isang carbon atom na 12 C.

Ang relatibong molecular mass ay numerong katumbas ng kabuuan ng mga relatibong atomic na masa ng lahat ng mga atom na bumubuo sa molekula, at madaling kalkulahin gamit ang formula ng sangkap, halimbawa, ang formula ng sangkap ay B x D y C z , pagkatapos

M r = xA B + yA D + zA C.

Ang molecular mass ay may sukat na a.m.u. at ayon sa bilang ay katumbas ng molar mass (g/mol).

Mga batas sa gas

Ang estado ng isang gas ay ganap na nailalarawan sa pamamagitan ng temperatura, presyon, dami, masa at molar mass. Ang mga batas na nagkokonekta sa mga parameter na ito ay napakalapit para sa lahat ng mga gas, at ganap na tumpak para sa perpektong gas , kung saan ganap na walang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle, at kung saan ang mga particle ay materyal na mga punto.

Ang unang quantitative na pag-aaral ng mga reaksyon sa pagitan ng mga gas ay pag-aari ng Pranses na siyentipiko na si Gay-Lussac. Siya ang may-akda ng mga batas sa thermal expansion ng mga gas at ang batas ng volumetric na relasyon. Ang mga batas na ito ay ipinaliwanag noong 1811 ng Italian physicist na si A. Avogadro. Batas ni Avogadro - isa sa mahalagang mga pangunahing prinsipyo ng kimika, na nagsasaad na " sa pantay na dami iba't ibang gas kinuha sa parehong temperatura at presyon ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula».

Mga kahihinatnan mula sa batas ni Avogadro:

1) ang mga molekula ng karamihan sa mga simpleng atom ay diatomic (H 2, O 2, atbp.);

2) ang parehong bilang ng mga molekula ng iba't ibang mga gas sa ilalim ng parehong mga kondisyon ay sumasakop sa parehong dami.

3) sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang isang nunal ng anumang gas ay sumasakop sa dami na katumbas ng 22.4 dm 3 (l). Ang volume na ito ay tinatawag dami ng molar ng gas(V o) (normal na kondisyon - t o = 0 °C o

T o = 273 K, P o = 101325 Pa = 101.325 kPa = 760 mm. rt. Art. = 1 atm).

4) isang nunal ng anumang sangkap at isang atom ng anumang elemento, anuman ang mga kondisyon at estado ng pagsasama-sama, ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula. Ito Ang numero ni Avogadro (ang pare-pareho ni Avogadro) - ito ay eksperimento na itinatag na ang bilang na ito ay katumbas ng

N A = 6.02213∙10 23 (mga molekula).

kaya: para sa mga gas 1 mol – 22.4 dm 3 (l) – 6.023∙10 23 molekula – M, g/mol;

para sa sangkap 1 mol – 6.023∙10 23 molekula – M, g/mol.

Batay sa batas ni Avogadro: sa parehong presyon at parehong temperatura, ang mga masa (m) ng magkaparehong volume ng mga gas ay nauugnay sa kanilang molar mass (M)

m 1 /m 2 = M 1 /M 2 = D,

kung saan ang D ay ang relatibong density ng unang gas na may kaugnayan sa pangalawa.

Ayon kay batas ni R. Boyle – E. Mariotte , sa isang pare-parehong temperatura, ang presyon na ginawa ng isang naibigay na masa ng gas ay inversely proporsyonal sa dami ng gas

P o /P 1 = V 1 /V o o PV = const.

Nangangahulugan ito na habang tumataas ang presyon, bumababa ang dami ng gas. Ang batas na ito ay unang binuo noong 1662 ni R. Boyle. Dahil ang Pranses na siyentipiko na si E. Marriott ay kasangkot din sa paglikha nito, sa ibang mga bansa maliban sa England, ang batas na ito ay tinawag sa pamamagitan ng isang dobleng pangalan. Ito ay kumakatawan sa isang espesyal na kaso ideal na batas ng gas(naglalarawan ng hypothetical na gas na perpektong sumusunod sa lahat ng batas ng pag-uugali ng gas).

Sa pamamagitan ng Batas ni J. Gay-Lussac : sa pare-parehong presyon, ang dami ng gas ay nagbabago sa direktang proporsyon sa ganap na temperatura (T)

V 1 /T 1 = V o /T o o V/T = const.

Ang ugnayan sa pagitan ng dami ng gas, presyon at temperatura ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng isang pangkalahatang equation na pinagsasama ang mga batas ng Boyle-Mariotte at Gay-Lussac ( batas ng nagkakaisang gas)

PV/T = P o V o /T o,

kung saan ang P at V ay ang presyon at dami ng gas sa isang ibinigay na temperatura T; P o at V o - presyon at dami ng gas sa ilalim ng normal na kondisyon (n.s.).

Mendeleev-Clapeyron equation(equation of state of an ideal gas) nagtatatag ng relasyon sa pagitan ng mass (m, kg), temperatura (T, K), pressure (P, Pa) at volume (V, m 3) ng isang gas na may molar mass nito ( M, kg/mol)

kung saan ang R ay ang unibersal na gas constant, katumbas ng 8,314 J/(mol K). Bilang karagdagan, ang gas constant ay may dalawa pang halaga: P – mmHg, V – cm 3 (ml), R = 62400 ;

P – atm, V – dm 3 (l), R = 0.082.

Bahagyang presyon(lat. partialis- bahagyang, mula sa lat. pars- bahagi) - presyon ng isang solong bahagi pinaghalong gas. Ang kabuuang presyon ng pinaghalong gas ay ang kabuuan ng mga bahagyang presyon ng mga bahagi nito.

Ang bahagyang presyon ng isang gas na natunaw sa isang likido ay ang bahagyang presyon ng gas na mabubuo sa yugto ng pagbuo ng gas sa isang estado ng equilibrium na may likido sa parehong temperatura. Ang bahagyang presyon ng isang gas ay sinusukat bilang ang thermodynamic na aktibidad ng mga molekula ng gas. Ang mga gas ay palaging dumadaloy mula sa isang lugar na may mataas na bahagyang presyon patungo sa isang lugar na may mas mababang presyon; at kung mas malaki ang pagkakaiba, mas magiging mabilis ang daloy. Ang mga gas ay natutunaw, nagkakalat at tumutugon ayon sa kanilang bahagyang presyon at hindi kinakailangang nakadepende sa konsentrasyon sa pinaghalong gas. Ang batas ng pagdaragdag ng mga partial pressure ay binuo noong 1801 ni J. Dalton. Kasabay nito, ang tamang teoretikal na pagbibigay-katwiran, batay sa molecular kinetic theory, ay ginawa sa ibang pagkakataon. Mga batas ni Dalton - dalawang pisikal na batas na tumutukoy sa kabuuang presyon at solubility ng isang halo ng mga gas at binuo niya sa simula ng ika-19 na siglo:

Ang batas sa solubility ng mga bahagi ng isang halo ng gas: sa isang pare-parehong temperatura, ang solubility sa isang naibigay na likido ng bawat isa sa mga bahagi ng pinaghalong gas na matatagpuan sa itaas ng likido ay proporsyonal sa kanilang bahagyang presyon.

Ang parehong mga batas ng Dalton ay mahigpit na nasiyahan para sa mga ideal na gas. Para sa tunay na mga gas ang mga batas na ito ay naaangkop sa kondisyon na ang kanilang solubility ay mababa at ang kanilang pag-uugali ay malapit sa isang perpektong gas.

Batas ng katumbas

Ang dami ng elemento o substance na nakikipag-ugnayan sa 1 mole ng hydrogen atoms (1 g) o pumapalit sa halagang ito ng hydrogen sa mga kemikal na reaksyon ay tinatawag katumbas ng elementong ito o mga sangkap(E).

Katumbas na masa(M e, g/mol) ay ang masa ng isang katumbas ng isang substance.

Ang katumbas na masa ay maaaring kalkulahin mula sa komposisyon ng tambalan kung ang molar mass (M) ay kilala:

1) M e (elemento): M e = A/B,

kung saan ang A ay ang atomic mass ng elemento, ang B ay ang valence ng elemento;

2) M e (oxide) = M / 2n (O 2) = M e (ele.) + M e (O 2) = M e (elemento) + 8,

kung saan ang n(O 2) ay ang bilang ng mga atomo ng oxygen; M e (O 2) = 8 g/mol - katumbas na masa ng oxygen;

3) Ako (hydroxide) = M/n (on-) = Ako (elemento) + Ako (OH -) = Ako (elemento) + 17,

kung saan ang n (he-) ay ang bilang ng mga OH - pangkat; M e (OH -) = 17 g/mol;

4) M e (acid) = M/n (n+) = M e (H +) + M e (acid residue) = 1 + M e (acid residue),

kung saan ang n (n+) ay ang bilang ng mga H + ions; M e (H +) = 1 g/mol; M e (acid residue) – katumbas na masa ng acid residue;

5) Ako (mga asin) = M/n ako Sa akin = Ako (elemento) + Ako (acid residue),

kung saan ang n me ay ang bilang ng mga metal na atom; Sa akin - ang valency ng metal.

Kapag nilulutas ang ilang mga problema na naglalaman ng impormasyon tungkol sa mga volume ng mga gas na sangkap, ipinapayong gamitin ang halaga ng katumbas na dami (V e).

Katumbas na dami ay ang volume na inookupahan sa ilalim ng ibinigay na mga kondisyon

1 katumbas ng gaseous substance. Kaya para sa hydrogen sa no. ang katumbas na volume ay 22.4 1/2 = 11.2 dm 3, para sa oxygen - 5.6 dm 3.

Ayon sa batas ng mga katumbas: ang mga masa (volume) ng mga sangkap m 1 at m 2 na tumutugon sa isa't isa ay proporsyonal sa kanilang katumbas na masa (mga volume)

m 1 /M e1 = m 2 /M e2.

Kung ang isa sa mga sangkap ay nasa isang gas na estado, kung gayon

m/M e = V o /V e.

Kung ang parehong mga sangkap ay nasa gas na estado

V o1 /V e 1 = V o2 /V e2.

Pana-panahong batas at

Estraktura ng mga atom

Ang pana-panahong batas at ang pana-panahong sistema ng mga elemento ay nagsilbing isang malakas na impetus para sa pananaliksik sa istraktura ng atom, na nagbago sa pag-unawa sa mga batas ng uniberso at humantong sa praktikal na pagpapatupad ng ideya ng paggamit ng enerhiyang nukleyar.

Sa oras na natuklasan ang pana-panahong batas, ang mga ideya tungkol sa mga molekula at atomo ay nagsimulang maitatag. Bukod dito, ang atom ay itinuturing na hindi lamang ang pinakamaliit, kundi pati na rin ang elementarya (iyon ay, hindi mahahati) na butil. Ang direktang patunay ng pagiging kumplikado ng istraktura ng atom ay ang pagtuklas ng kusang pagkawatak-watak ng mga atomo ng ilang elemento, na tinatawag na radyaktibidad. Noong 1896, natuklasan ng French physicist na si A. Becquerel na ang mga materyales na naglalaman ng uranium ay nagpapailaw sa isang photographic plate sa dilim, nag-ionize ng gas, at nagiging sanhi ng pagkinang ng mga fluorescent substance. Nang maglaon ay lumabas na hindi lamang uranium ang may ganitong kakayahan. Natuklasan nina P. Curie at Marie Sklodowska-Curie ang dalawang bagong radioactive na elemento: polonium at radium.

Iminungkahi niya ang pagtawag sa mga cathode ray na natuklasan nina W. Crookes at J. Stoney noong 1891 mga electron- tulad ng elementarya na mga particle ng kuryente. J. Thomson noong 1897, pinag-aaralan ang daloy ng mga electron sa pamamagitan ng pagdaan nito sa isang electrical at magnetic field, itinatag ang halaga ng e/m - ang ratio ng electron charge sa masa nito, na humantong sa scientist na si R. Millikan noong 1909 na itatag ang halaga ng electron charge q = 4.8∙10 -10 electrostatic units, o 1.602∙10 -19 C ( Coulomb), at naaayon sa mass ng elektron -

9.11∙10 -31 kg. Karaniwan, ang singil ng isang elektron ay itinuturing bilang isang yunit ng negatibo singil ng kuryente at italaga ito ng isang halaga (-1). A.G. Pinatunayan ni Stoletov na ang mga electron ay bahagi ng lahat ng mga atomo na matatagpuan sa kalikasan. Ang mga atom ay neutral sa kuryente, ibig sabihin, sa pangkalahatan ay walang singil sa kuryente. Nangangahulugan ito na ang mga atom ay dapat maglaman ng mga positibong particle bilang karagdagan sa mga electron.

Mga modelong Thomson at Rutherford

Ang isa sa mga hypotheses tungkol sa istraktura ng atom ay iniharap noong 1903 ni J.J. Thomson. Naniniwala siya na ang isang atom ay binubuo ng isang positibong singil, pantay na ipinamamahagi sa buong volume ng atom, at mga electron na nag-o-oscillating sa loob ng singil na ito, tulad ng mga buto sa isang "pakwan" o "pudding ng pasas." Upang subukan ang hypothesis ni Thomson at mas tumpak na matukoy panloob na istraktura atom noong 1909-1911 Si E. Rutherford, kasama si G. Geiger (mamaya ang imbentor ng sikat na Geiger counter) at mga mag-aaral ay nagsagawa ng mga orihinal na eksperimento.

Planetary model ng istraktura ng atom

Ang kakanyahan ng planetaryong modelo ng atomic na istraktura ay maaaring ibuod sa mga sumusunod na pahayag:

1. Sa gitna ng atom ay may positibong sisingilin na nucleus, na sumasakop sa isang hindi gaanong mahalagang bahagi ng espasyo sa loob ng atom;

2. Lahat ng positibong singil at halos lahat ng masa ng atom ay puro sa nucleus nito (ang masa ng elektron ay 1/1823 amu);

3. Ang mga electron ay umiikot sa paligid ng nucleus. Ang kanilang bilang ay katumbas ng positibong singil ng nucleus.

Ang modelong ito ay naging napakalinaw at kapaki-pakinabang para sa pagpapaliwanag ng maraming pang-eksperimentong data, ngunit agad nitong inihayag ang mga pagkukulang nito. Sa partikular, ang isang electron, na gumagalaw sa paligid ng isang nucleus na may acceleration (ito ay ginagampanan ng isang centripetal force), ay dapat, ayon sa electromagnetic theory, ay patuloy na naglalabas ng enerhiya. Ito ay magiging sanhi ng pag-ikot ng elektron sa paligid ng nucleus at kalaunan ay mahuhulog dito. Walang katibayan na ang mga atomo ay patuloy na nawawala, na nangangahulugan na ang modelo ni E. Rutherford ay kahit papaano ay mali.

Batas ni Moseley

Ang mga X-ray ay natuklasan noong 1895 at masinsinang pinag-aralan sa mga sumunod na taon ang kanilang paggamit para sa mga layuning pang-eksperimento ay nagsimula: ang mga ito ay kailangang-kailangan para sa pagtukoy ng panloob na istraktura ng mga kristal at ang mga serial number ng mga elemento ng kemikal. Nagawa ni G. Moseley na sukatin ang singil ng atomic nucleus gamit ang X-ray. Nasa singil ng nucleus na ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng atomic nuclei ng iba't ibang elemento ay namamalagi. Pinangalanan ni G. Moseley ang singil ng nucleus serial number ng elemento. Ang mga positibong singil sa yunit ay tinawag sa kalaunan mga proton(1 1 r).

Serial number(Z) ay ang bilang ng mga proton sa nucleus. Ngunit noong 1920 lamang na ang pangalan ay " proton"at pinag-aralan ang mga katangian nito. Ang singil ng isang proton ay katumbas ng magnitude at kabaligtaran ng sign sa singil ng isang electron, iyon ay, 1.602 × 10 -19 C, at ayon sa kaugalian (+1), ang masa ng isang proton ay 1.67 × 10 -27 kg, na humigit-kumulang 1836 beses na mas malaki kaysa sa masa ng isang elektron. Kaya, ang masa ng isang hydrogen atom, na binubuo ng isang electron at isang proton, ay halos tumutugma sa masa ng isang proton, na tinutukoy ng 1 1 p.

Para sa lahat ng mga elemento, ang masa ng isang atom ay mas malaki kaysa sa kabuuan ng mga masa ng mga electron at proton na kasama sa kanilang komposisyon. Ang pagkakaiba sa mga halagang ito ay lumitaw dahil sa pagkakaroon ng mga atomo ng isa pang uri ng mga particle na tinatawag mga neutron(1 o n), na natuklasan lamang noong 1932 ng Ingles na siyentipiko na si D. Chadwick. Ang mga neutron ay halos katumbas ng masa sa mga proton, ngunit walang singil sa kuryente. Ang kabuuan ng bilang ng mga proton at neutron na nakapaloob sa nucleus ng isang atom ay tinatawag bilang ng masa ng isang atom. Ang bilang ng mga proton ay katumbas ng atomic number ng elemento, ang bilang ng mga neutron ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng mass number (atomic mass) at ng atomic number ng elemento. Ang nuclei ng lahat ng mga atom ng isang partikular na elemento ay may parehong singil, iyon ay, naglalaman ang mga ito ng parehong bilang ng mga proton, ngunit ang bilang ng mga neutron ay maaaring magkakaiba. Ang mga atomo na may parehong nuclear charge, at samakatuwid ay magkaparehong katangian, ngunit magkaibang numero neutrons, at samakatuwid iba't ibang mass number ang tinatawag isotopes ("izos" - katumbas, "topos" - lugar ). Ang bawat isotope ay nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang halaga: ang mass number (ilagay sa kaliwang tuktok ng kemikal na simbolo ng elemento) at ang serial number (ilagay sa ibabang kaliwang bahagi ng chemical sign ng elemento). Halimbawa, ang isang isotope ng carbon na may mass number na 12 ay nakasulat tulad ng sumusunod: 12 6 C o 12 C, o sa mga salitang: "carbon-12". Ang isotopes ay kilala sa lahat ng elemento ng kemikal. Kaya, ang oxygen ay may isotopes na may mass number na 16, 17, 18: 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O. Potassium isotopes: 39 19 K, 40 19 K, 41 19 K. Ang pagkakaroon ng isotopes ang nagpapaliwanag sa mga iyon. mga muling pagsasaayos na ginawa sa D.I Mendeleev. Tandaan na ginawa niya ito batay lamang sa mga katangian ng mga sangkap, dahil hindi pa alam ang istraktura ng mga atomo. Kinumpirma ng modernong agham ang pagiging tama ng mahusay na siyentipikong Ruso. Kaya, ang natural na potasa ay nabuo pangunahin sa pamamagitan ng mga atomo ng mga magaan na isotopes nito, at argon - ng mga mabibigat. Samakatuwid, ang relatibong atomic mass ng potassium ay mas mababa kaysa sa argon, kahit na ang atomic number (charge ng atomic nucleus) ng potassium ay mas malaki.

Ang atomic mass ng isang elemento ay katumbas ng average na halaga ng lahat ng natural na isotopes nito, na isinasaalang-alang ang kanilang kasaganaan. Halimbawa, ang natural na chlorine ay binubuo ng 75.4% isotope na may mass number 35 at 24.6% isotope na may mass number 37; ang average na atomic mass ng chlorine ay 35.453. Atomic na masa ng mga elemento na ibinigay sa periodic table

DI. Mendeleev, mayroong mga average na mass number ng natural mixtures ng isotopes. Isa ito sa mga dahilan kung bakit iba ang mga ito sa mga halaga ng integer.

Matatag at hindi matatag na isotopes. Ang lahat ng isotopes ay nahahati sa: matatag at radioactive. Ang mga matatag na isotopes ay hindi sumasailalim sa radioactive decay, kaya naman napapanatili ang mga ito natural na kondisyon. Ang mga halimbawa ng stable isotopes ay 16 O, 12 C, 19 F. Karamihan sa mga natural na elemento ay binubuo ng pinaghalong dalawa o higit pa matatag na isotopes. Sa lahat ng elemento pinakamalaking bilang Ang lata ay may matatag na isotopes (10 isotopes). Sa mga bihirang kaso, tulad ng aluminyo o fluorine, isang matatag na isotope lamang ang nangyayari sa kalikasan, at ang natitirang mga isotope ay hindi matatag.

Ang mga radioactive isotopes, naman, ay nahahati sa natural at artipisyal, na parehong kusang nabubulok, naglalabas ng α- o β-particle hanggang sa mabuo ang isang matatag na isotope. Mga katangian ng kemikal Ang lahat ng isotopes ay karaniwang pareho.

Ang isotopes ay malawakang ginagamit sa medisina at siyentipikong pananaliksik. Maaaring sirain ng ionizing radiation ang buhay na tissue. Ang mga malignant na tisyu ng tumor ay mas sensitibo sa radiation kaysa sa malusog na mga tisyu. Ginagawa nitong posible na gamutin ang kanser na may γ-radiation (radiation therapy), na kadalasang nakukuha gamit ang radioactive isotope cobalt-60. Ang radiation ay nakadirekta sa lugar ng katawan ng pasyente na apektado ng tumor ang session ng paggamot ay karaniwang tumatagal ng ilang minuto at paulit-ulit sa loob ng ilang linggo. Sa panahon ng sesyon, ang lahat ng iba pang bahagi ng katawan ng pasyente ay dapat na maingat na sakop ng radiation-impermeable na materyal upang maiwasan ang pagkasira ng malusog na tissue.

Sa pamamaraan may label na mga atomo Ang radioactive isotopes ay ginagamit upang subaybayan ang "ruta" ng isang elemento sa katawan. Kaya, ang isang pasyente na may sakit na thyroid gland ay tinuturok ng isang gamot na radioactive iodine-131, na nagpapahintulot sa doktor na subaybayan ang pagpasa ng yodo sa katawan ng pasyente. Mula noong kalahating buhay

Ang iodine-131 ay 8 araw lamang, pagkatapos ay mabilis na bumababa ang radyaktibidad nito.

Partikular na kawili-wili ang paggamit ng radioactive carbon-14 upang matukoy ang edad ng mga bagay na organikong pinagmulan batay sa radiocarbon method (geochronology), na binuo ng American physical chemist na si W. Libby. Ang pamamaraang ito ay iginawad Nobel Prize noong 1960. Sa pagbuo ng kanyang pamamaraan, ginamit ni W. Libby ang kilalang katotohanan ng pagbuo ng radioactive isotope carbon-14 (sa anyo ng carbon monoxide (IV)) sa itaas na mga layer Atmospera ng daigdig kapag ang mga nitrogen atom ay binomba ng mga neutron na bahagi ng mga cosmic ray

14 7 N + 1 0 n → 14 6 C + 1 1 p

Ang radioactive carbon-14 naman ay nabubulok, naglalabas ng mga beta particle at nagiging nitrogen

14 6 C → 14 7 N + 0 -1 β

Ang mga atom ng iba't ibang elemento na may parehong mga numero ng masa (atomic mass) ay tinatawag mga isobar. Sa periodic table Sa Mayroong 59 na pares at 6 na triplets ng isobars. Halimbawa, 40 18 Ar 40 19 K 40 20 Ca.

Ang mga atom ng iba't ibang elemento na may parehong bilang ng mga neutron ay tinatawag isotones. Halimbawa, 136 Ba at 138 Xe - bawat isa ay may 82 neutron sa nucleus ng atom.

Pana-panahong batas at

Covalent bond

Noong 1907 N.A. Morozov at kalaunan noong 1916-1918. Ipinakilala ng mga Amerikanong sina J. Lewis at I. Langmuir ang konsepto ng edukasyon kemikal na bono ng isang nakabahaging pares ng elektron at iminungkahi na tukuyin ang mga electron ng valence na may mga tuldok

Ang isang bono na nabuo ng mga electron na kabilang sa dalawang nakikipag-ugnay na mga atom ay tinatawag covalent. Ayon sa mga ideya ng Morozov-Lewis-Langmuir:

1) kapag ang mga atomo ay nakikipag-ugnayan sa pagitan nila, ibinahagi - karaniwan - ang mga pares ng elektron ay nabuo na nabibilang sa parehong mga atom;

2) dahil sa karaniwang mga pares ng elektron, ang bawat atom sa molekula ay nakakakuha ng walong electron sa panlabas na antas ng enerhiya, s 2 p 6;

3) configuration s 2 p 6 ay isang matatag na pagsasaayos ng isang inert gas at sa proseso ng pakikipag-ugnayan ng kemikal ang bawat atom ay nagsusumikap na makamit ito;

4) ang bilang ng mga karaniwang pares ng elektron ay tumutukoy sa covalency ng elemento sa molekula at katumbas ng bilang ng mga electron sa atom, nawawala ng hanggang walo;

5) ang valence ng isang libreng atom ay tinutukoy ng bilang ng mga hindi magkapares na electron.

Ang mga kemikal na bono ay inilalarawan sa iba't ibang paraan:

1) gamit ang mga electron sa anyo ng mga tuldok na inilagay sa simbolo ng kemikal ng elemento. Pagkatapos ay maipapakita ng diagram ang pagbuo ng isang molekula ng hydrogen

Н× + Н× ® Н: Н;

2) gamit ang mga quantum cell (orbitals) bilang paglalagay ng dalawang electron na may magkasalungat na spins sa isang molecular quantum cell

Ang diagram ng pag-aayos ay nagpapakita na ang antas ng molecular energy ay mas mababa kaysa sa orihinal na atomic level, na nangangahulugan na ang molekular na estado ng substance ay mas matatag kaysa sa atomic one;

3) madalas, lalo na sa organikong kimika, ang isang covalent bond ay kinakatawan ng isang gitling (halimbawa, H-H), na sumisimbolo sa isang pares ng mga electron.

Ang covalent bond sa chlorine molecule ay isinasagawa din gamit ang dalawang shared electron, o isang electron pair.

Tulad ng nakikita mo, ang bawat chlorine atom ay may tatlong nag-iisang pares at isang hindi pares na elektron. Ang pagbuo ng isang kemikal na bono ay nangyayari dahil sa hindi magkapares na mga electron ng bawat atom. Ang mga hindi magkapares na electron ay nagbubuklod sa isang nakabahaging pares ng mga electron, na tinatawag ding nakabahaging pares.

Paraan ng Valence bond

Ang mga ideya tungkol sa mekanismo ng pagbuo ng bono ng kemikal gamit ang halimbawa ng isang molekula ng hydrogen ay umaabot sa iba pang mga molekula. Ang teorya ng pagbubuklod ng kemikal, na nilikha sa batayan na ito, ay tinawag valence bond method (VBC). Pangunahing puntos:

1) nabuo ang isang covalent bond bilang resulta ng overlap ng dalawang electron cloud na may magkasalungat na direksyon na mga spin, at ang nagresultang karaniwang electron cloud ay nabibilang sa dalawang atoms;

2) mas malakas ang covalent bond, mas nagsasapawan ang nag-uugnay na mga ulap ng elektron. Ang antas kung saan nagsasapawan ang mga ulap ng elektron ay depende sa kanilang laki at densidad;

3) ang pagbuo ng isang molekula ay sinamahan ng compression ng mga ulap ng elektron at isang pagbawas sa laki ng molekula kumpara sa laki ng mga atomo;

4) s- at p-electron ng panlabas na antas ng enerhiya at d-electron ng pre-external na antas ng enerhiya ay nakikibahagi sa pagbuo ng bono.

Sigma (s) at pi (p) na mga bono

Sa isang chlorine molecule, ang bawat atom nito ay may kumpletong panlabas na antas ng walong electron s 2 p 6, at dalawa sa kanila (pares ng elektron) ay pantay na nabibilang sa parehong mga atom. Ang overlap ng mga ulap ng elektron sa panahon ng pagbuo ng isang molekula ay ipinapakita sa figure.

Scheme ng pagbuo ng isang kemikal na bono sa mga molekula ng chlorine Cl 2 (a) at hydrogen chloride HCl (b)

Ang isang kemikal na bono kung saan ang linya na nagkokonekta ng atomic nuclei ay ang axis ng symmetry ng connecting electron cloud ay tinatawag sigma (σ)-bond. Ito ay nangyayari kapag ang mga atomic orbital ay nagsasapawan nang direkta. Nagbubuklod kapag nagsasapawan ang mga orbital ng s-s sa molekula ng H 2; Ang mga p-p-orbital sa molekula ng Cl 2 at mga s-p-orbital sa molekula ng HCl ay mga sigma bond. Posible ang "lateral" na overlap ng mga atomic orbital. Kapag nagsasapawan ng p-electron clouds na naka-orient patayo sa bond axis, i.e. sa kahabaan ng y- at z-axis, dalawang magkakapatong na rehiyon ang nabuo, na matatagpuan sa magkabilang panig ng axis na ito. Ang covalent bond na ito ay tinatawag pi (p)-bond. Mayroong mas kaunting overlap ng mga ulap ng elektron sa panahon ng pagbuo ng π bond. Bilang karagdagan, ang mga overlap na rehiyon ay namamalagi pa mula sa nuclei kaysa sa panahon ng pagbuo ng isang σ bond. Dahil sa mga kadahilanang ito, ang π bond ay may mas kaunting lakas kumpara sa σ bond. Samakatuwid, ang enerhiya ng isang dobleng bono ay mas mababa sa dalawang beses ang enerhiya ng isang solong bono, na palaging isang bono ng σ. Bilang karagdagan, ang σ bond ay may axial, cylindrical symmetry at isang katawan ng rebolusyon sa paligid ng linya na nagkokonekta sa atomic nuclei. Ang π bond, sa kabaligtaran, ay walang cylindrical symmetry.

Ang isang solong bono ay palaging isang dalisay o hybrid na bono ng σ. Ang double bond ay binubuo ng isang σ- at isang π-bond, na matatagpuan patayo sa isa't isa. Ang σ bond ay mas malakas kaysa sa π bond. Sa mga compound na may maraming mga bono, palaging mayroong isang σ-bond at isa o dalawang π-bond.

Bono ng donor-acceptor

Ang isa pang mekanismo para sa pagbuo ng isang covalent bond ay posible rin - donor-acceptor. Sa kasong ito, ang isang kemikal na bono ay nangyayari dahil sa dalawang-electron na ulap ng isang atom at ang libreng orbital ng isa pang atom. Isaalang-alang natin bilang isang halimbawa ang mekanismo ng pagbuo ng ammonium ion (NH 4 +). Sa isang molekula ng ammonia, ang nitrogen atom ay may nag-iisang pares ng mga electron (two-electron cloud)

Ang hydrogen ion ay may libre (hindi napuno) 1s orbital, na maaaring tukuyin bilang H + (dito ang parisukat ay nangangahulugang isang cell). Kapag nabuo ang isang ammonium ion, ang dalawang-elektron na ulap ng nitrogen ay nagiging karaniwan sa nitrogen at hydrogen atoms, iyon ay, ito ay nagiging isang molekular na ulap ng elektron. Nangangahulugan ito na lumilitaw ang ikaapat na covalent bond. Ang proseso ng pagbuo ng ammonium ion ay maaaring kinakatawan ng diagram

Nagiging karaniwan ang singil ng hydrogen ion (ito ay na-delokalisado, ibig sabihin, nakakalat sa pagitan ng lahat ng mga atomo), at ang dalawang-electron na ulap (nag-iisang pares ng elektron) na kabilang sa nitrogen ay nagiging karaniwan sa H +. Sa mga diagram, ang imahe ng cell  ay madalas na tinanggal.

Ang isang atom na nagbibigay ng nag-iisang pares ng mga electron ay tinatawag donor , at ang atom na tumatanggap nito (iyon ay, nagbibigay ng libreng orbital) ay tinatawag tumanggap .

Ang mekanismo ng pagbuo ng isang covalent bond dahil sa two-electron cloud ng isang atom (donor) at ang libreng orbital ng isa pang atom (acceptor) ay tinatawag na donor-acceptor. Ang covalent bond na nabuo sa ganitong paraan ay tinatawag na donor-acceptor o coordination bond.

Gayunpaman, hindi ito isang espesyal na uri ng bono, ngunit isang iba't ibang mekanismo (paraan) lamang para sa pagbuo ng isang covalent bond. Ayon sa mga ari-arian, quarter Koneksyon ng N-H sa ammonium ion ay hindi naiiba sa iba pang tatlo.

Para sa karamihan, ang mga donor ay mga molekula na naglalaman ng mga atomo ng N, O, F, Cl na nauugnay sa mga atomo ng iba pang mga elemento. Ang isang acceptor ay maaaring isang particle na may mga bakanteng antas ng elektroniko, halimbawa, mga atom ng d-element na may hindi napunan na mga d-sublevel.

Mga katangian ng covalent bond

Haba ng link ay ang internuclear na distansya. Ang mas maikli ang haba ng isang kemikal na bono, mas malakas ito. Ang haba ng bono sa mga molekula ay: HC 3 -CH 3 1.54 ; H 2 C=CH 2

1,33 ; NS≡CH 1.20 .Sa mga tuntunin ng iisang bono, tumataas ang mga halagang ito, at tumataas ang reaktibiti ng mga compound na may maraming bono. Ang isang sukatan ng lakas ng bono ay ang enerhiya ng bono.

Enerhiya ng komunikasyon tinutukoy ng dami ng enerhiya na kinakailangan upang masira ang bono. Karaniwan itong sinusukat sa kilojoules bawat 1 mole ng substance. Habang tumataas ang multiplicity ng bono, tumataas ang enerhiya ng bono at bumababa ang haba nito. Mga halaga ng enerhiya ng bono sa mga compound (alkanes, alkenes, alkynes): C-C 344 kJ/mol; C=C 615 kJ/mol; С≡С 812 kJ/mol. Iyon ay, ang enerhiya ng isang double bond ay mas mababa sa dalawang beses ang enerhiya ng isang solong bono, at ang enerhiya ng isang triple bond ay mas mababa sa tatlong beses ang enerhiya ng isang solong bono, kaya ang mga alkynes ay ang mas reaktibo ng grupong ito ng mga hydrocarbon .

Sa ilalim saturation maunawaan ang kakayahan ng mga atomo na bumuo ng limitadong bilang ng mga covalent bond. Halimbawa, ang isang hydrogen atom (isang hindi magkapares na elektron) ay bumubuo ng isang bono, isang carbon atom (apat na hindi magkapares na mga electron sa isang nasasabik na estado) ay bumubuo ng hindi hihigit sa apat na mga bono. Dahil sa saturation ng mga bono, ang mga molekula ay may isang tiyak na komposisyon: H 2, CH 4, HCl, atbp. Gayunpaman, kahit na may mga saturated covalent bond, ang mas kumplikadong mga molekula ay maaaring mabuo ng mekanismo ng donor-acceptor.

Focus Tinutukoy ng mga covalent bond ang spatial na istraktura ng mga molekula, iyon ay, ang kanilang hugis. Isaalang-alang natin ito gamit ang halimbawa ng pagbuo ng mga molekula na HCl, H 2 O, NH 3.

Ayon sa MBC, ang isang covalent bond ay nangyayari sa direksyon ng pinakamataas na overlap ng mga electron orbital ng mga nakikipag-ugnayan na atomo. Kapag nabuo ang isang molekula ng HCl, ang s-orbital ng hydrogen atom ay magkakapatong sa p-orbital ng chlorine atom. Ang mga molekula ng ganitong uri ay may linear na hugis.

Sa panlabas na antas ng oxygen atom mayroong dalawang hindi magkapares na mga electron. Ang kanilang mga orbital ay mutually perpedicular, i.e. ay matatagpuan kamag-anak sa bawat isa sa isang anggulo ng 90°. Kapag nabuo ang isang molekula ng tubig

Relatibong atomic at relatibong molekular na masa. Mol. Numero ni Avogadro

Ang kamag-anak na masa ng atom ay isa sa mga pangunahing katangian ng isang elemento ng kemikal. Ang relative molecular mass M ng isang substance ay isang value na katumbas ng ratio ng average na mass ng isang molecule ng natural na isotopic na komposisyon ng isang substance sa 1/12 ng mass ng isang 12C carbon atom. Sa halip na ang terminong "nag-uugnay sa atomic mass" ang terminong "atomic mass" ay maaaring gamitin. Ang relatibong molecular mass ay numerong katumbas ng kabuuan ng mga relatibong atomic na masa ng lahat ng mga atomo na bumubuo sa molekula ng sangkap. Ito ay madaling kalkulahin gamit ang formula ng sangkap. Halimbawa, ang Mg(H2O) ay binubuo ng 2Ar(H) = 2 1.00797 = 2.01594 Ar(0) = 1x15, 9994 = 15.9994

Mr (H2O) = 18.01534 Nangangahulugan ito na ang molecular weight ng tubig ay katumbas ng 18.01534, bilugan sa 18. Ang molecular weight ay relatibong kung gaano kalaki ang mass ng isang molekula ng isang substance kaysa sa 1/12 ng mass ng ang C +12 atom. Kaya, ang molecular weight ng tubig ay 18. Nangangahulugan ito na ang mass ng isang molekula ng tubig ay 18 beses na mas malaki kaysa sa 1/12 ng mass ng C +12 atom. Ang molekular na masa ay isa sa mga pangunahing katangian ng isang sangkap. Mol. Molar mass. Sa International System of Units (SI), ang unit ng dami ng isang substance ay ang nunal. Ang mole ay ang dami ng substance na naglalaman ng kasing dami ng structural units (molecules, atoms, ions, electron at iba pa) dahil may mga atoms sa 0.012 kg ng carbon isotope C +12. Alam ang masa ng isang carbon atom (1.993 10-26 kg), maaari nating kalkulahin ang bilang ng NA atoms sa 0.012 kg ng carbon: NA = 0.012 kg/mol = 1.993 x10-26 kg 6.02 x 1023 units/mol.

Ang numerong ito ay tinatawag na Avogadro's constant (designation HA dimensyon 1/mol), ay nagpapakita ng bilang ng mga structural unit sa isang nunal ng anumang substance. Ang molar mass ay isang halaga na katumbas ng ratio ng mass ng isang substance sa dami ng substance. Ito ay may sukat na kg/mol o g/mol; ito ay karaniwang tinutukoy ng titik M. Ang molar mass ng isang substance ay madaling kalkulahin kung alam mo ang mass ng molecule. Kaya, kung ang masa ng isang molekula ng tubig ay 2.99x10-26, kg, kung gayon ang molar mass ng Mr (H2O) = 2.99 10-26 kg 6.02 1023 1/mol = 0.018 kg/mol, o 18 g/mol. Sa pangkalahatan, ang molar mass ng isang substance, na ipinahayag sa g/mol, ay numerical na katumbas ng relative atomic o relative molecular mass ng substance na ito. -Halimbawa, ang relatibong atomic at molekular na masa ng C, Fe, O, H 2O ay ayon sa pagkakabanggit 12, 56, 32.18, at ang kanilang molar mass ay ayon sa pagkakabanggit 12 g/mol, 56 g/mol, 32 g/mol, 18 g / nunal. Ang molar mass ay maaaring kalkulahin para sa mga sangkap sa parehong molekular at atomic na estado. Halimbawa, ang relatibong molecular mass ng hydrogen ay Mr (H 2) = 2, at ang relatibong atomic mass ng hydrogen ay A (H) = 1. Ang dami ng substance, na tinutukoy ng bilang ng structural units (H A), ay pareho sa parehong mga kaso - 1 mol. Gayunpaman, ang molar mass ng molecular hydrogen ay 2 g/mol, at ang molar mass ng atomic hydrogen ay 1 g/mol. Ang isang nunal ng mga atomo, molekula o ion ay naglalaman ng bilang ng mga particle na ito na katumbas ng pare-pareho ng Avogadro, halimbawa.

1 mole ng C +12 atoms = 6.02 1023 C +12 atoms

1 mole ng H 2 O molecules = 6.02 1023 H 2 O molecules

1 mole ng S0 4 2- ions = 6.02 1023 S0 4 2- ions

Ang masa at dami ng isang sangkap ay magkaibang konsepto. Ang masa ay ipinahayag sa kilo (gramo), at ang halaga ng isang sangkap ay ipinahayag sa mga moles. May mga simpleng ugnayan sa pagitan ng mass ng isang substance (t, g), ang dami ng substance (n, mol) at ang molar mass (M, g/mol): m=nM, n=m/M M=m/n Gamit ang mga formula na ito ay madaling kalkulahin ang masa ng isang tiyak na halaga ng isang sangkap, o matukoy ang dami ng isang sangkap sa isang kilalang dami nito, o hanapin ang molar mass ng isang sangkap.

Atomic-molecular science

Nagmula ang ideya ng mga atom bilang ang pinakamaliit na hindi mahahati na mga particle sinaunang Greece. Ang mga pundasyon ng modernong atomic-molecular science ay unang binuo ni M.V. Lomonosov (1748), ngunit ang kanyang mga ideya, na itinakda sa isang pribadong liham, ay hindi alam ng karamihan sa mga siyentipiko. Samakatuwid, ang nagtatag ng modernong atomic-molecular science ay itinuturing na Ingles na siyentipiko na si J. Dalton, na nagbalangkas (1803–1807) ng mga pangunahing postulate nito.

1. Ang bawat elemento ay binubuo ng napakaliit na mga particle - mga atom.

2. Ang lahat ng mga atom ng isang elemento ay pareho.

3. Ang mga atom ng iba't ibang elemento ay may iba't ibang masa at may iba't ibang katangian.

4. Ang mga atomo ng isang elemento ay hindi nagiging mga atomo ng iba pang mga elemento bilang resulta ng mga reaksiyong kemikal.

5. Mga compound ng kemikal nabuo sa pamamagitan ng kumbinasyon ng mga atomo ng dalawa o higit pang elemento.

6. Sa isang ibinigay na tambalan, ang mga kamag-anak na dami ng mga atom ng iba't ibang elemento ay palaging pare-pareho.

Ang mga postulat na ito ay una nang hindi direktang napatunayan ng isang hanay ng mga stoichiometric na batas. Stoichiometry - bahagi ng kimika na nag-aaral sa komposisyon ng mga sangkap at mga pagbabago nito sa panahon ng mga pagbabagong kemikal. Ang salitang ito ay nagmula sa mga salitang Griyego na "stoechion" - elemento at "metron" - sukat. Kasama sa mga batas ng stoichiometry ang mga batas ng konserbasyon ng masa, constancy ng komposisyon, maramihang ratios, volume ratios, batas ni Avogadro at ang batas ng mga katumbas.

1.3. Mga batas ng Stoichiometric

Ang mga batas ng stoichiometry ay isinasaalang-alang mga bahagi AMU. Batay sa mga batas na ito, ang konsepto ng mga pormula ng kemikal, chemical equation at valency.

Ang pagtatatag ng mga stoichiometric na batas ay naging posible na magtalaga ng isang mahigpit na tinukoy na masa sa mga atomo ng mga elemento ng kemikal. Ang masa ng mga atomo ay napakaliit. Kaya, ang masa ng isang hydrogen atom ay 1.67∙10 -27 kg, oxygen - 26.60∙10 -27 kg, carbon - 19.93∙10 -27 kg. Napakahirap gamitin ang mga naturang numero para sa iba't ibang mga kalkulasyon. Samakatuwid, mula noong 1961, 1/12 ng masa ng carbon isotope 12 C - atomic mass unit (a.m.u.). Noong nakaraan, tinawag itong carbon unit (cu), ngunit ngayon ang pangalang ito ay hindi inirerekomenda.

Misa a.m.u. ay 1.66. 10 –27 kg o 1.66. 10–24 taon

Relatibong atomic mass ng elemento (Ar) ay tinatawag na ratio ng absolute mass ng isang atom sa 1/12 ng absolute mass ng isang atom ng carbon isotope 12 C. Sa madaling salita, Isang r nagpapakita kung gaano karaming beses ang mass ng isang atom ng isang partikular na elemento ay mas mabigat kaysa sa 1/12 ng mass ng isang atom na 12 C. Halimbawa, ang A r value ng oxygen na bilugan sa isang buong numero ay 16; nangangahulugan ito na ang mass ng isang oxygen atom ay 16 beses na mas malaki kaysa sa 1/12 ng mass ng isang 12 C atom.

Ang relatibong atomic na masa ng mga elemento (Ar) ay ibinibigay sa Periodic Table of Chemical Elements ni D.I. Mendeleev.

Relatibong molekular na timbang (M r) ang isang sangkap ay tinatawag na masa ng molekula nito, na ipinahayag sa amu ito ay katumbas ng kabuuan ng mga atomic na masa ng lahat ng mga atomo na bumubuo sa molekula ng sangkap at kinakalkula gamit ang pormula ng sangkap. Halimbawa, ang relatibong molecular weight ng sulfuric acid H 2 SO 4 ay binubuo ng atomic mass ng dalawang hydrogen atoms (1∙2 = 2), ang atomic mass ng isang sulfur atom (32) at ang atomic mass ng apat na oxygen atoms (4∙16 = 64). Ito ay katumbas ng 98.

Nangangahulugan ito na ang masa ng isang molekula ng sulfuric acid ay 98 beses na mas malaki kaysa sa 1/12 ng masa ng isang 12 C atom.

Ang mga relatibong atomic at molekular na masa ay mga relatibong dami, at samakatuwid ay walang sukat.