• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Основні поняття атомно-молекулярного вчення як фундаменту сучасної хімії

Основні закони хімії

Хімічний елемент

Основні поняття атомно-молекулярного вчення як фундаменту сучасної хімії

Література

/1/ - Романова Н. В. Загальна та неорганічна хімія. – К.: Ірпінь, ВТФ

«Перун», 2002. – 480 с. (Розділ 1. § 1.1-1.3).

/2/ - Глинка Н. Л. Общая химия. – Л.: Химия, 1987. – 704 с. (Глава 1.

§ 4-12).

У розвитку хімії велику роль відіграло атомно-молекулярне вчення, яке відрізнялось від попередніх теорій своєю логікою. Основи атомно-молекулярного вчення вперше були викладені М. В. Ломоносовим (1741 р.) у праці «Елементи математичної хімії». В основі цього вчення лежить принцип дис­кретності речовини: будь-яка речовина складається з окремих, дуже малих частинок. Відмінність між речовинами зумовлена відмінністю між їхніми частинками: частинки однієї речовини однакові, частинки різних речовин — різні.

Після утвердження атомно-молекулярного вчення теоретична хімія змогла встановити відмінність між атомними, молекулярними та молярними масами еквівалентів, забезпечити можливість використання єдиних хімічних формул.

Частинки речовини перебувають у безперервному русі за будь-яких умов. Для більшості речовин такими частинками є молекули.

Молекула — це найменша частинка речовини, яка має сталий склад і здатна зберігати основні хімічні властивості цієї речовини.

Молекули простих речовин складаються з атомів одного хімічного елемента, а молекули складних речовин — з атомів різних елементів.

Атом — це найменша хімічно неподільна частинка хімічного елемента, яка зберігає його хімічні властивості.

До складу молекул може входити різне число атомів, наприклад, молекули газів (крім інертних) в основному складаються з двох атомів, а молекули білків — з сотень тисяч атомів.

Розміри атомів виражаються величинами порядку десятих часток нанометра.

Абсолютні маси атомів і молекул дуже малі: маса атома найлегшого елемента (Гідрогену) становить 1,67 · 10^{-24 г, а маса атома одного з найважчих елементів — Плюмбуму — 3,4 · 10-22 г. Зрозуміло, що такими величинами оперувати незручно, тому в розрахунках використовують не абсолютні значення мас атомів, а відносні.}

За одиницю вимірювання маси атомів англійський фізикохімік Дж. Дальтон запропонував прийняти масу атома найлегшого елемента — Гідрогену.

Дещо пізніше шведський хімік і мінералог Й. Я. Берцеліус за елемент порівняння запропонував взяти Оксиген, прийнявши масу його атома за 100. З 1960 р. вважають, що відносна атомна маса Оксигену дорівнює 16, а атомна маса Гідрогену — 1,008.

До 1960 р. існувало дві шкали атомних мас: фізична і хімічна.

В основу фізичної шкали було покладено значення атомної маси нукліда Оксисену ¹⁶О, що чисельно дорівнює 16, а в основу хімічної шкали — значення атомної маси природного Оксигену, який є сумішшю різних нуклідів, що чисельно також дорівнює 16. У 1960 р. Міжнародна спілка теоретичної і прикладної фізики, а в 1961 р. Міжнародна спілка теоретичної і прикладної хімії (IUРАС — Іпtеrnаtіоnаl Union Purе аnd Аррlіеd Chemistry) прийняли нову, єдину шкалу атомних мас, за якою маси атомів і молекул порівнюють із 1/12 маси нукліда Карбону ¹²С. Це зумовлено тим, що в цьому разі відносні атомні маси елементів набувають значень, найближчих до цілих чисел.

Відносною молекулярною Мr (або атомною Аr) масою речовини називають, відношення маси молекули (або атома) m₀ даної речовини до 1/12 маси атома Карбону-12 m_0C:

Мr = .

Символ Мr, запропонований ІЮПАК, свідчить про відносний характер молекулярної маси (r — relativе — відносний).

Нині відносні атомні маси всіх хімічних елементів визначено досить точ­но Додавши відносні маси атомів, які входять до складу молекули тієї чи іншої речовини, можна обчислити відносну молекулярну масу цієї речовини.

Чим більше атомів або молекул міститься в речовині, тим більша її маса. Число молекул у макроскопічних тілах надзвичайно велике, тому прийнято

зазначати не абсолютне число атомів і молекул, а відносне. Число молекул або атомів у даній речовині прийнято порівнювати з числом атомів, що містяться в 0,012 кг Карбону. Відносне число атомів і молекул у речовині характеризують фізичною величиною, яка називається кількістю речовини.

Кількість речовини υ — це відношення числа молекул N. що містяться в ній речовині, до числа N_А атомів у 0,012 кг Карбону:

υ = N/N_А.

Якщо речовина складається з окремих атомів, які не сполучені в молекули, під числом молекул слід розуміти число атомів.

Кількість речовини виражається в молях.

Моль — це така кількість речовини, яка містить стільки молекул, атомів, йонів або інших структурних одиниць, скільки міститься атомів у 0,012 кг нукліда Карбону ¹²С.

Якщо, наприклад, кількість речовини дорівнює 2 моль, то це означає, що число молекул у речовині в 2 рази більше, ніж число атомів у 0,012 кг нукліда Карбону ¹²С.

Застосовуючи поняття «моль», потрібно в кожному конкретному випадку зазначати, про які саме структурні одиниці йдеться. Наприклад, слід розрізняти поняття моль атомів Н, моль молекул Н₂, моль йонів Н⁺ .

Число структурних одиниць, що міститься в одному молі будь-якої речовини, називають числом Авогадро (на честь італійського вченого фізика і хіміка). Це число визначено з великою точністю різними методами.

Число Авогадро можна обчислити, знаючи масу одного атома будь-якого елемента, наприклад атома Карбону (m_0C = 1,993 · 10^{-26 кг):}

N_А = = 6,02 · 10²³ 1/моль.

Якщо кількість речовини υ = 2 моль, то число молекул у ній дорівнюватиме N = υN_А = 12,04 · 10²³. Число молекул в одному кіломолі речовини становить 6,02 · 10²⁶.

Крім відносної молекулярної маси М_r у хімії і фізиці широко застосовують поняття молярна маса М.

Молярною масою називають масу речовини, взятої в кількості один моль. Згідно з цим визначенням, молярна маса дорівнює добутку маси молекули на число Авогадро:

М = m₀ N_А.

Молярну масу М можна виразити через відносну молекулярну масу Мr. Оскільки

М_r = , то m₀ = .

Підставивши значення m₀ і N_А (N_А = ) у наведену вище формулу, матимемо

М = · = 10^-3 М_r кг/моль.

Наприклад, молярна маса вуглекислого газу дорівнює 0,044 кг/моль, оскільки відносна молекулярна маса СО₂ становить 44.

Масу m будь-якої кількості речовини υ можна обчислити за формулами

m = m₀ N = m₀ υN_А = υМ.

Так, маса 2 моль вуглекислого газу дорівнює m = 2 моль 0,044 кг/моль =

= 0,088 кг.

Вивчаючи реакції між газами і проводячи кількісні дослідження, французький вчений Ж. Л. Гей-Люссак зробив узагальнення, відоме під назвою закону простих об'ємних відношень, або «хімічного» закону Гей-Люссака: за однакових умов об'єми газів, що вступають у реакцію, відносяться один до одного, а також до об'ємів газоподібних продуктів реакції як невеликі цілі числа. Так, під час взаємодії 2 об'ємів водню і 1 об'єму кисню утворюється 2 об'єми водяної пари.

Цей закон привернув загальну увагу хіміків, які намагались пояснити простоту об'ємних співвідношень газів, атоми яких сполучаються між собою.

Найбільш послідовно і досконало дослідив газові реакції італійський фізик Авогадро, що дало йому змогу зробити нові теоретичні узагальнення. В 1811 р. він ввів поняття про молекулу і сформулював свою знамениту гіпотезу, яка після експериментальної перевірки перетворилася на закон. Закон Авогадро формулюється так: в однакових об'ємах різних газів за однакових умов (температури та тиску) міститься однакове число молекул.

Вводячи поняття про молекулу, А. Авогадро не відкидав поняття «атом». Закон Авогадро узгоджувався з фактами, які привели до відкриття закону простих об'ємних відношень, дав змогу зробити висновок про число атомів у молекулах газів, відіграв велику роль у визначенні атомної маси елементів і молекулярної маси речовин.

Згідно з законом Авогадро, однакове число молекул різних газів за однакових умов займає один і той самий об'єм. Виходячи з того, що в 1 моль будь-якої речовини міститься однакове число частинок, які в газоподібному стані займають за певних температури та тиску однакові об'єми, неважко

обчислити об'єм 1 моль газоподібної речовини за нормальних умов (101 325 Па, 0 °С). Наприклад, відомо, що маса 1 л кисню за нормальних умов становить 1,43 г. Щоб знайти об'єм 1 моль кисню, складемо і розв'яжемо пропорцію

1,43 г — 1 л

32 г (1 моль) — х л

х = ≈ 22,4 л.

Обчислення молярного об'єму інших газів (водню, вуглекислого газу тощо) показали, що ця величина стала. Отже, 1 моль будь-якого газу за звичайних умов займає об'єм 22,4 л, або 0,0224 м³ . Цей об'єм називається молярним об 'ємом газу.

Читайте також:

1. Cтатистичне вивчення причин розлучень.
2. II. Мета вивчення курсу.
3. II. Основні закономірності ходу і розгалуження судин великого і малого кіл кровообігу
4. II. Поняття соціального процесу.
5. IV. Вивчення нового матеріалу – 20 хв.
6. IV. Вивчення нового матеріалу.
7. IV. Вивчення нового матеріалу.
8. IІІ. Вивченняння нового навчального матеріалу.
9. V. Вивчення нового матеріалу.
10. V. Поняття та ознаки (характеристики) злочинності
11. А/. Поняття про судовий процес.
12. Адвокатура в Україні: основні завдання і функції

Переглядів: 1165