По структуре атом - сложная частица, но при химических превращениях он не делится на части, не укрупняется, не исчезает, а атом одного вида не превращается в атом другого вида.

Имеющиеся методы исследования позволяют установить, на какие именно атомы распадается вещество. Так, с помощью прибора масс-спектрофотометра смесь атомов разделяют по массам. Явление рассеяния (дифракции) рентгеновских лучей на атомах используется для определения расположения атомов в твердом веществе. В природе существует 80 различных видов атомов и еще около 20 видов получено в физических лабораториях.

ХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ – это вид атомов с одинаковым зарядом ядра.

Каждый химический элемент имеет название и сокращенное обозначение – символ. Символ представляет собой первую букву или две начальные буквы его латинского названия.

Поэтому в ряде случаев символ не имеет никакой связи с русским названием элемента.

Значения масс атомов, выраженных в стандартных единицах массы (m_А) очень малы. Например, масса атома углерода равна 1,991*10^-26 кг, поэтому для удобства пользуются относительными атомными массами.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ МАССА (Аr) химического элемента - величина, равная отношению средней массы атома к 1/12 массы атома изотопа углерода ¹² С.

m _{атома_____}

Аr =1/12 m ¹²С

1/12 массы атома углерода ¹²С принята за единицу атомной массы (а.е.м.)

а.е.м. =1/12 m ¹²С=1,66057 *10^-27кг

Относительные атомные массы элементов приводятся в Периодической Системе (ПС) Д.И. Менделеева. При решении задач их округляют до целых.

Средняя абсолютная масса атома равна относительной атомной массе, умноженной на а.е.м.:

m (Cl) = 35,5* 1,66057 *10^-27 = 5,89 10^-23 г

МОЛЕКУЛА – это наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

Молекулы изображают формулами, которые состоят из символов химических элементов и индексов, обозначающих число атомов каждого элемента.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА Мr вещества - это величина, равная отношению средней массы молекулы к 1/12 массы атома изотопа углерода – 12 (С¹²)

m_{молекулы}

Мr =1/12 m ¹²С

Относительную молекулярную массу можно рассчитать, сложив относительные массы всех атомов, входящих в состав молекулы.

Задача 3.1.1

Рассчитайте относительную молекулярную массу сульфата алюминия.

Решение. Используя периодическую систему Менделеева, находим значение относительной атомной массы алюминия, серы кислорода:

Аr (Al) = 27, Ar (S) = 32, Ar (O) = 16.

Относительная молекулярная масса сульфата алюминия будет равна:

Mr (Al₂ (SO₄)₃ ) = 2Ar (Al) + 3 Ar(S) + 12Ar (O).

Mr (Al₂(SO₄)₃ ) = 2*27 + 3*32 + 12*16 = 369

Число атомов и молекул в образцах веществ очень велико, поэтому при характеристике количества вещества используют специальную единицу измерения - моль.

МОЛЬ – это такое количество вещества, которое содержит столько структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов), сколько атомов содержится в 12 г изотопа углерода ¹²С.

Рассчитаем число атомов углерода в 12 г углерода, учитывая, что 1,991*10^-26 кг – масса атома углерода.

N_А =12/ 1,991*10^-26 = 6,02*10²³ 1/моль показывает число структурных единиц в одном моль любого вещества и называется постоянной Авогадро.

Если известно число структурных единиц вещества n, то количество этого вещества v (читается “ню”) определяется по формуле:

n = n\N_A (1)

МОЛЯРНАЯ МАССА (М) – это масса одного моль.Ее можно рассчитать, зная массы вещества m и его количествоn:

M = m\n(2)

Единица измерения молярной массы вещества – г/моль.

Например, молярная масса воды равна 18 г/моль.

Задача 3.1.2

Рассчитайте абсолютную молекулярную массу (массу одной молекулы) для серной кислоты.

Дано: Решение:

H₂SO₄ Учитывая, что молярная масса серной кислоты

________ равна 98 г/моль, определяем массу

Найти: по формулеm = M / N_A (3)

m_{молекулы} (H₂SO₄) - ? m (H₂SO₄) = 98 / 6,02*10²³ = 16*10^-23 г

Задача 3.1.3

Гормон инсулина имеет относительную молекулярную массу 5734. Вычислите массу (г) одной молекулы.

Дано: Решение:

Mr = 5734 1. Относительная атомная масса

_____________ по определению Mr=m/1/12 m ¹²C,

где 1/12 m ¹²С = 1,661*10 ^–27 кг

Найти m_{молекулы} ? 2. Масса молекулы равна:

m = 1,661*10 ^–27* 5734* 10³ = 9,5210^-21г

Задача 3.1.4

Рассчитайте число молекул Br₂ в броме массой 6,4 г.

Дано: Решение:

m (Br₂) = 6,4 г 1. Учитывая, что молярная масса брома равна

160 г/моль (2Ar(Br)) вычисляем количество

___________ вещества по формуле (2):

Найти: n (Br₂) = m (Br₂) / M (Br₂)

n (Br₂) - ? n (Br₂) = 6,4 / 160 = 0, 04 моль

2. Используя формулу (1) подставляем значение n = n * N_A , n = 0,04 * 6,02 * 10²³ = 2,4*10²²

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ

(М.В. Ломоносов, 1748 – 1756 г, А. Лавуазье, 1777 г.)

Масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ образующихся в результате реакции.

Закон сохранения массы является следствием закона сохранения энергии. Он дает материальную основу для составления уравнений химических реакций. Опираясь на него можно производить расчеты по химическим уравнениям.

ЗАКОН ПОСТОЯНСТВА СОСТАВА

(Ж.Л. Пруст 1801 г.)

Состав соединений молекулярной структуры является постоянным и не зависит от способа получения.

Например, оксид углерода (IV) состоит из углерода и кислорода (качественный состав). Массовая доля углерода в СО₂ 72,72%, массовая доля кислорода 27,27% (количественный состав). Получить углекислый газ можно разными способами, но во всех случаях он будет иметь тот же состав, независимо от способа получения.

Состав соединений с немолекулярной структурой (с атомной, ионной металлической решеткой) не является постоянным и зависит от условий получения.

ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ:

Газообразное состояние изучено наиболее полно по сравнению с другими состояниями веществ.

Большинство законов газообразного состояния установлено для так называемых идеальных газов – некоторой модели газа, которая предполагает, что взаимодействие между частицами газа отсутствует или оно незначительно.

ЗАКОН ОБЪЕМНЫХ ОТНОШЕНИЙ