Bağıl atomik ve moleküler kütleler. Madde miktarı

Basit bileşimi ve karmaşık maddeler Dünyanın her yerindeki kimyacılar bunu çok güzel ve özlü bir şekilde kimyasal formüller halinde yansıtıyorlar. Kimyasal formüller, harfler - işaretler kullanılarak yazılan kelimelerin analoglarıdır kimyasal elementler.

Kimyasal semboller kullanarak Dünya'da en yaygın olarak bulunan maddenin - suyun bileşimini ifade edelim. Bir su molekülünde iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomu bulunur. Şimdi bu cümleyi kimyasal sembolleri (hidrojen - H ve oksijen - O) kullanarak kimyasal bir formüle çevirelim. Formüldeki atom sayısını, kimyasal sembolün sağ alt kısmında bulunan indeksleri - sayıları kullanarak yazıyoruz (indeks 1 oksijen için yazılmaz): H 2 0 ("kül-iki-o" olarak okuyun).

Formüller basit maddeler Molekülleri iki özdeş atomdan oluşan hidrojen ve oksijen şu şekilde yazılır: H2 ("kül-iki" olarak okunur) ve 0 2 ("o-iki" olarak okunur) (Şekil 26).

Pirinç. 26.
Molekül modelleri ve oksijen, hidrojen ve su formülleri

Molekül sayısını yansıtmak için, kimyasal formüllerden önce yazılan katsayılar kullanılır: örneğin, 2CO2 girişi ("iki-tse-o-iki" olarak okunur) iki molekül anlamına gelir karbon dioksit her biri bir karbon atomu ve iki oksijen atomundan oluşur.

Katsayılar, bir kimyasal elementin serbest atomlarının sayısını belirtirken benzer şekilde yazılır. Örneğin şu ifadeyi yazmamız gerekiyor: beş demir atomu ve yedi oksijen atomu. Bu şu şekilde yapılır: 5Fe ve 7O.

Moleküllerin ve hatta atomların boyutları o kadar küçüktür ki, 5-6 bin kat büyütme sağlayan en iyi optik mikroskoplarda bile görülemezler. 40 bin kat büyütme sağlayan elektron mikroskoplarında dahi görülemezler. Doğal olarak moleküllerin ve atomların ihmal edilebilir boyutları, ihmal edilebilir kütlelerine karşılık gelir. Bilim adamları, örneğin, bir hidrojen atomunun kütlesinin 0,000 000 000 000 000 000 000 001 674 g olduğunu, bunun da 1,674 10 -24 g olarak temsil edilebileceğini, bir oksijen atomunun kütlesinin ise 0,000 000 000 000 000 000 olduğunu hesapladılar. 000 026 667 g veya 2,6667 10 -23 g, bir karbon atomunun kütlesi 1,993 10 -23 g ve bir su molekülünün kütlesi 3,002 10 -23 g'dır.

Oksijen atomunun kütlesinin, en hafif element olan hidrojen atomunun kütlesinden kaç kat daha büyük olduğunu hesaplayalım:

Benzer şekilde, bir karbon atomunun kütlesi, bir hidrojen atomunun kütlesinden 12 kat daha fazladır:

Pirinç. 27. Bir karbon atomunun kütlesi 12 hidrojen atomunun kütlesine eşittir

Bir su molekülünün kütlesi, bir hidrojen atomunun kütlesinden 18 kat daha fazladır (Şekil 28). Bu değerler, belirli bir kimyasal elementin atomunun kütlesinin, hidrojen atomunun kütlesinden kaç kat daha büyük olduğunu, yani göreceli olduklarını gösterir.

Pirinç. 27. Bir su atomunun kütlesi 18 hidrojen atomunun kütlesine eşittir

Şu anda fizikçiler ve kimyacılar göreceli olduğu görüşündedir. atom kütlesi Bir elementin kütlesinin, karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kat daha büyük olduğunu gösteren bir değerdir. Bağıl atom kütlesi Ar ile gösterilir; burada r, ilk harftir ingilizce kelime akraba, "akraba" anlamına gelir. Örneğin Ar (0) = 16, Ar (C) = 12, Ar (H) = 1.

Her kimyasal elementin kendine ait göreceli atomik kütle değeri vardır (Şekil 29). Kimyasal elementlerin bağıl atom kütlelerinin değerleri, D.I. Mendeleev tablosunun ilgili hücrelerinde belirtilmiştir.

Pirinç. 29.
Her elementin kendine ait bağıl atomik kütle değeri vardır

Benzer şekilde, bir maddenin bağıl molekül ağırlığı M r ile gösterilir, örneğin M r (H 2 0) = 18.

Bir A r elementinin bağıl atom kütlesi ve bir M r maddesinin bağıl moleküler kütlesi, ölçü birimleri olmayan miktarlardır.

Bir maddenin bağıl moleküler kütlesini bulmak için molekülünün kütlesini hidrojen atomunun kütlesine bölmek gerekli değildir. Maddeyi oluşturan elementlerin göreceli atom kütlelerini, atom sayısını hesaba katarak toplamanız yeterlidir, örneğin:

Kimyasal formül içerir önemli bilgi madde hakkında. Örneğin, C0 2 formülü aşağıdaki bilgileri gösterir:

Karbondioksit CO2'deki karbon ve oksijen elementlerinin kütle kesirlerini hesaplayalım.

Anahtar kelimeler ve ifadeler

1. Kimyasal formül.
2. Endeksler ve katsayılar.
3. Bağıl atom kütlesi (A r).
4. Bağıl molekül ağırlığı (Bay).
5. Bir maddedeki bir elementin kütle oranı.

Bilgisayarla çalışmak

1. Elektronik uygulamaya bakın. Ders materyalini inceleyin ve verilen görevleri tamamlayın.
2. Paragraftaki anahtar kelimelerin ve kelime öbeklerinin içeriğini ortaya çıkaran ek kaynak görevi görebilecek internette e-posta adreslerini bulun. Yeni bir ders hazırlarken öğretmene yardımınızı sunun - bir sonraki paragrafın anahtar kelimeleri ve cümleleri hakkında bir rapor hazırlayın.

Sorular ve görevler

1. Girişler ne anlama geliyor: 3H; 2H20; 5O2?
2. Molekülünün on iki karbon atomu, yirmi iki hidrojen atomu ve on bir oksijen atomu içerdiğini biliyorsanız, sakarozun formülünü yazın.
3. Şekil 2'yi kullanarak maddelerin formüllerini yazın ve bağıl molekül ağırlıklarını hesaplayın.
4. Oksijen kimyasal elementinin hangi varoluş şekli aşağıdaki girdilerin her birine karşılık gelir: 3O; 5O2; 4CO2?
5. Bir elementin bağıl atom kütlesinin ve bir maddenin bağıl moleküler kütlesinin neden ölçü birimleri yoktur?
6. Formülleri SO 2 ve SO 3 olan maddelerden hangisinde kükürt oranı daha büyüktür? Cevabınızı hesaplamalarla doğrulayın.
7. Elementlerin kütle kesirlerini hesaplayın Nitrik asit HNO3.
8. Vermek tam tanım glikoz C 6 H 12 0 6, karbon dioksit C0 2'yi tanımlama örneğini kullanarak.

Kimyanın temel yasaları

Maddelerin kantitatif bileşimini ve reaksiyona giren maddeler arasındaki kantitatif ilişkileri (kütle, hacim) dikkate alan kimya dalına denir. stokiyometri. Buna göre bileşiklerdeki elementler arasındaki veya kimyasal reaksiyonlardaki maddeler arasındaki niceliksel ilişkilerin hesaplanmasına denir. stokiyometrik hesaplamalar. Kütlenin korunumu yasalarına, bileşimin sabitliğine, çoklu oranlara ve ayrıca gaz yasalarına - hacimsel oranlara ve Avogadro'ya dayanırlar. Listelenen yasalar stokiyometrinin temel yasaları olarak kabul edilir.

Kütlenin Korunumu Kanunu- fizik kanunu, buna göre Fiziksel sistemin kütlesi tüm doğal ve yapay süreçler. Maddenin yaratılmamış ve yok edilemez olduğunu savunan tarihsel, metafizik biçiminde hukuk, eski çağlardan beri bilinmektedir. Daha sonra, bir madde miktarının ölçüsünün ağırlık (daha sonra kütle) olduğu niceliksel bir formülasyon ortaya çıktı. Kütlenin korunumu yasası tarihsel olarak formülasyonlardan biri olarak anlaşılmıştır. maddenin korunumu kanunu. Bunu formüle eden ilk kişilerden biri antik Yunan filozofu Empedokles'ti (MÖ 5. yüzyıl): hiçbir şey yoktan var olamaz ve var olan hiçbir şekilde yok edilemez. Daha sonra benzer bir tez Demokritos, Aristoteles ve Epikür tarafından dile getirildi (Lucretius Cara tarafından yeniden anlatıldığı gibi). Ölçü olarak kütle kavramının ortaya çıkışıyla birlikte madde miktarı ağırlıkla orantılı olarak, maddenin korunumu yasasının formülasyonu açıklığa kavuşturuldu: kütle değişmezdir (korunur), yani tüm işlemler sırasında toplam kütle azalmaz veya artmaz(Newton'un zaten varsaydığı gibi ağırlık değişmez değildir, çünkü Dünya'nın şekli ideal bir küre olmaktan uzaktır). Mikro dünya fiziğinin yaratılmasına kadar kütlenin korunumu yasasının doğru ve açık olduğu düşünülüyordu. I. Kant bu yasayı doğa biliminin bir varsayımı olarak ilan etti (1786). Lavoisier, “Temel Kimya Ders Kitabı”nda (1789), maddenin kütlesinin korunumu yasasının kesin bir niceliksel formülasyonunu verir, ancak bunu yeni ve önemli bir yasa olarak ilan etmez, sadece laf arasında ondan bir iyi-kötü fikir olarak bahseder. bilinen ve köklü bir gerçektir. Kimyasal reaksiyonlar için Lavoisier yasayı şu şekilde formüle etti: ne yapay süreçlerde ne de doğal süreçlerde hiçbir şey olmaz ve her işlemde [kimyasal reaksiyonda] önce ve sonra aynı miktarda maddenin olduğu, ilkelerin nitelik ve niceliğinin aynı kaldığı, yalnızca yer değiştirmeler ve yeniden gruplaşmalar meydana geldi.

20. yüzyılda kütlenin iki yeni özelliği keşfedildi: 1. Fiziksel bir nesnenin kütlesi, onun iç enerjisine bağlıdır. Dışarıdan enerji emildiğinde kütle artar, kaybolduğunda ise azalır. Buradan kütlenin yalnızca yalıtılmış bir sistemde, yani dış çevreyle enerji alışverişinin olmadığı durumlarda korunduğu sonucu çıkar. Nükleer reaksiyonlar sırasında kütledeki değişim özellikle dikkat çekicidir. Ancak ısının salınmasının (veya emilmesinin) eşlik ettiği kimyasal reaksiyonlar sırasında bile kütle korunmaz, ancak bu durumda kütle kusuru ihmal edilebilir düzeydedir; 2. Kütle eklenen bir miktar değildir: Bir sistemin kütlesi, onu oluşturan bileşenlerin kütlelerinin toplamına eşit değildir. Modern fizikte kütlenin korunumu yasası, enerjinin korunumu yasasıyla yakından ilişkilidir ve aynı sınırlamayla yerine getirilir - sistem ile dış çevre arasındaki enerji alışverişi dikkate alınmalıdır.

Kompozisyonun Değişmezliği Yasası(J.L. Proust, 1801-1808) - Kimyasal olarak saf herhangi bir bileşik, hazırlanma yöntemine bakılmaksızın aynı kimyasal elementlerden oluşur ve kütlelerinin oranları sabittir ve atomlarının bağıl sayıları tamsayılarla ifade edilir.. Bu kimyanın temel yasalarından biridir. Bileşim sabitliği yasası daltonidler (bileşikler) için karşılanmıştır. kadrolu eleman) ve berthollitler (değişken bileşimli bileşikler) için karşılanmaz. Ancak basitlik adına birçok Berthollid'in bileşimi sabit olarak yazılmıştır.

Katlar Kanunu 1803 yılında J. Dalton tarafından keşfedildi ve kendisi tarafından atomizm açısından yorumlandı. Bu kimyanın stokiyometrik yasalarından biridir: eğer iki element birbiriyle birden fazla bileşik oluşturuyorsa, elementlerden birinin diğer elementin aynı kütlesi başına kütleleri tam sayılarla ilişkilidir, genellikle küçüktür.

Mol. Molar kütle

Uluslararası Birim Sisteminde (SI) bir maddenin miktar birimi moldür.

köstebek- bu, 0,012 kg karbon izotopu 12 C'deki atomların sayısı kadar yapısal birim (moleküller, atomlar, iyonlar, elektronlar vb.) içeren bir maddenin miktarıdır.

Bir karbon atomunun kütlesini bildiğimizde (1,933 × 10 -26 kg), 0,012 kg karbondaki N A atomlarının sayısını hesaplayabiliriz.

N A = 0,012/1,933×10 -26 = 6,02×10 23 mol -1

6,02×10 23 mol -1 denir Avogadro sabiti(tanım N A, boyut 1/mol veya mol -1). Herhangi bir maddenin bir molündeki yapısal birimlerin sayısını gösterir.

Molar kütle– Bir maddenin kütlesinin madde miktarına oranına eşit bir değer. Kg/mol veya g/mol boyutuna sahiptir. Genellikle M olarak adlandırılır.

Genel olarak, bir maddenin g/mol cinsinden ifade edilen molar kütlesi sayısal olarak bu maddenin bağıl atomik (A) veya bağıl moleküler kütlesine (M) eşittir. Örneğin C, Fe, O2, H2O'nun bağıl atom ve moleküler kütleleri sırasıyla 12, 56, 32, 18 ve molar kütleleri sırasıyla 12 g/mol, 56 g/mol, 32 g/mol'dür. , 18 g/mol.

Bir maddenin kütlesi ve miktarının farklı kavramlar olduğu unutulmamalıdır. Kütle kilogram (gram) cinsinden ifade edilir ve bir maddenin miktarı mol cinsinden ifade edilir. Bir maddenin kütlesi (m, g), madde miktarı (ν, mol) ve molar kütle(M, g/mol) basit ilişkiler vardır

m = νM; v = m/M; M = m/v.

Bu formülleri kullanarak bir maddenin belirli bir miktarının kütlesini hesaplamak, bir maddenin bilinen bir kütlesindeki mol sayısını belirlemek veya bir maddenin molar kütlesini bulmak kolaydır.

Bağıl atom ve moleküler kütleler

Kimyada geleneksel olarak mutlak kütle değerlerinden ziyade göreceli kütle değerleri kullanılır. 1961'den bu yana, bir karbon-12 atomunun kütlesinin 1/12'si olan, yani karbon 12 C'nin izotopu olan atomik kütle birimi (kısaltılmış a.m.u.), 1961'den bu yana bağıl atom kütlelerinin bir birimi olarak benimsenmiştir.

Bağıl molekül ağırlığı Bir maddenin (Mr), maddenin doğal izotopik bileşimindeki bir molekülün ortalama kütlesinin, bir karbon atomu 12 C kütlesinin 1/12'sine oranına eşit bir değerdir.

Bağıl moleküler kütle sayısal olarak molekülü oluşturan tüm atomların bağıl atom kütlelerinin toplamına eşittir ve maddenin formülü kullanılarak kolayca hesaplanır; örneğin maddenin formülü B x D y Cz'dir. , Daha sonra

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

Moleküler kütle a.m.u boyutuna sahiptir. ve sayısal olarak molar kütleye (g/mol) eşittir.

Gaz kanunları

Bir gazın durumu tamamen sıcaklığı, basıncı, hacmi, kütlesi ve molar kütlesi ile karakterize edilir. Bu parametreleri birbirine bağlayan yasalar tüm gazlar için birbirine çok yakındır ve gazlar için kesinlikle doğrudur. Ideal gaz Parçacıklar arasında tamamen etkileşimin olmadığı ve parçacıkları maddi noktalar olan.

Birinci Nicel araştırma Gazlar arasındaki reaksiyonlar Fransız bilim adamı Gay-Lussac'a aittir. Gazların termal genleşmesine ilişkin yasaların ve hacimsel ilişkiler yasasının yazarıdır. Bu yasalar 1811'de İtalyan fizikçi A. Avogadro tarafından açıklandı. Avogadro Yasası - kimyanın önemli temel ilkelerinden biri şöyle diyor: “ eşit hacimlerde çeşitli gazlar Aynı sıcaklık ve basınçta alınanlar aynı sayıda molekül içerir».

Sonuçlar Avogadro yasasından:

1) çoğu basit atomun molekülleri diatomiktir (H2, O2, vb.);

2) aynı numaraçeşitli gazların molekülleri aynı koşullar aynı hacmi kaplar.

3) ne zaman normal koşullar herhangi bir gazın bir molü 22,4 dm3 (l)'ye eşit bir hacim kaplar. Bu hacme denir gazın molar hacmi(V o) (normal koşullar - to = 0 °C veya

To = 273 K, P o = 101325 Pa = 101,325 kPa = 760 mm. rt. Sanat. = 1 atmosfer).

4) koşullar ne olursa olsun, herhangi bir maddenin bir molü ve herhangi bir elementin bir atomu ve toplama durumu aynı sayıda molekül içerir. Bu Avogadro sayısı (Avogadro sabiti) - deneysel olarak bu sayının eşit olduğu tespit edilmiştir

NA = 6,02213∙10 23 (moleküller).

Böylece: gazlar için 1 mol – 22,4 dm 3 (l) – 6,023∙10 23 molekül – M, g/mol;

madde için 1 mol – 6,023∙10 23 molekül – M, g/mol.

Avogadro yasasına göre: aynı basınç ve aynı sıcaklıklarda, eşit hacimdeki gazların kütleleri (m), molar kütleleri (M) ile ilişkilidir.

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

burada D, birinci gazın ikinciye göre bağıl yoğunluğudur.

Buna göre R. Boyle kanunu – E. Mariotte Sabit bir sıcaklıkta, belirli bir gaz kütlesinin ürettiği basınç, gazın hacmiyle ters orantılıdır.

P o /P 1 = V 1 /V o veya PV = sabit.

Bu, basınç arttıkça gazın hacminin azaldığı anlamına gelir. Bu yasa ilk olarak 1662'de R. Boyle tarafından formüle edildi. Fransız bilim adamı E. Marriott da yaratılışında yer aldığından, İngiltere dışındaki diğer ülkelerde bu yasa çift isimle anılmaktadır. O özel durum ideal gaz kanunu(İdeal olarak gaz davranışının tüm yasalarına uyan varsayımsal bir gazı tanımlar).

İle J. Gay-Lussac yasası : sabit basınçta, gazın hacmi mutlak sıcaklıkla (T) doğru orantılı olarak değişir.

V 1 /T 1 = V o /T o veya V/T = sabit.

Gaz hacmi, basınç ve sıcaklık arasındaki ilişki ifade edilebilir genel denklem Boyle-Mariotte ve Gay-Lussac yasalarını birleştirerek ( birleşik gaz kanunu)

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

burada P ve V, belirli bir T sıcaklığındaki gazın basıncı ve hacmidir; P o ve V o - normal koşullar altında gazın basıncı ve hacmi (n.s.).

Mendeleev-Clapeyron denklemi(ideal bir gazın durum denklemi), bir gazın kütlesi (m, kg), sıcaklık (T, K), basınç (P, Pa) ve hacmi (V, m3) ile molar kütlesi arasındaki ilişkiyi kurar ( M, kg/mol)

burada R evrensel gaz sabitidir, eşittir 8,314 J/(mol K). Ayrıca gaz sabitinin iki değeri daha vardır: P – mmHg, V – cm3 (ml), R = 62400 ;

P – atm, V – dm3 (l), R = 0,082.

Kısmi basıncı(lat. kısmi- kısmi, enlemden itibaren. pars- parça) - tek bir bileşenin basıncı gaz karışımı. Toplam basınç Bir gaz karışımının bileşenlerinin kısmi basınçlarının toplamıdır.

Bir sıvı içinde çözünmüş bir gazın kısmi basıncı, aynı sıcaklıktaki sıvı ile denge durumunda gaz oluşumu aşamasında oluşacak gazın kısmi basıncıdır. Bir gazın kısmi basıncı, gaz moleküllerinin termodinamik aktivitesi olarak ölçülür. Gazlar her zaman yüksek kısmi basınç alanından düşük basınç alanına doğru akacaktır; ve fark ne kadar büyük olursa akış o kadar hızlı olacaktır. Gazlar çözünür, yayılır ve buna göre reaksiyona girer kısmi basıncı ve mutlaka gaz karışımındaki konsantrasyona bağlı değildir. Kısmi basınçların eklenmesi kanunu 1801'de J. Dalton tarafından formüle edildi. Aynı zamanda moleküler kinetik teoriye dayanan doğru teorik gerekçe çok daha sonra yapıldı. Dalton yasaları - bir gaz karışımının toplam basıncını ve çözünürlüğünü belirleyen ve onun tarafından formüle edilen iki fiziksel yasa XIX'in başı yüzyıl:

Bir gaz karışımının bileşenlerinin çözünürlüğü kanunu: sabit bir sıcaklıkta, sıvının üzerinde bulunan gaz karışımının bileşenlerinin her birinin belirli bir sıvıdaki çözünürlüğü, kısmi basınçlarıyla orantılıdır.

Her iki Dalton kanunu da ideal gazlar için kesinlikle karşılanmıştır. Gerçek gazlar için bu yasalar, çözünürlüklerinin düşük olması ve davranışlarının ideal gaza yakın olması koşuluyla geçerlidir.

Eşdeğerler kanunu

1 mol hidrojen atomu (1 g) ile etkileşime giren veya kimyasal reaksiyonlarda bu miktardaki hidrojenin yerini alan bir element veya madde miktarına denir. belirli bir elementin veya maddenin eşdeğeri(E).

Eşdeğer kütle(Me, g/mol) bir maddenin bir eşdeğerinin kütlesidir.

Molar kütleler (M) biliniyorsa eşdeğer kütle, bileşiğin bileşiminden hesaplanabilir:

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

burada A, elementin atom kütlesidir, B, elementin değerliliğidir;

2) M e (oksit) = M / 2n (O 2) = M e (ele.) + M e (O 2) = M e (element) + 8,

burada n(O2) oksijen atomlarının sayısıdır; M e (O2) = 8 g/mol - eşdeğer oksijen kütlesi;

3) Me (hidroksit) = M/n (on-) = Me (element) + Me (OH -) = Me (element) + 17,

burada n(he-) OH- gruplarının sayısıdır; Me (OH-) = 17 g/mol;

4) M e (asitler) = M/n (n+) = Me (H +) + Me (asit artığı) = 1 + M e (asit artığı),

burada n(n+) H+ iyonlarının sayısıdır; Me(H+) = 1 g/mol; M e (asit kalıntısı) – asit kalıntısının eşdeğer kütlesi;

5) Me (tuzlar) = M/n me İçimde = Me (element) + Me (asit kalıntısı),

burada n me metal atomlarının sayısıdır; İçimde metalin değeri var.

Gaz halindeki maddelerin hacimleri hakkında bilgi içeren bazı problemleri çözerken eşdeğer hacmin (V e) değerinin kullanılması tavsiye edilir.

Eşdeğer hacim verilen koşullar altında işgal edilen hacimdir

1 eşdeğer gaz halindeki madde. Yani hidrojen için hayır. eşdeğer hacim 22,4 1/2 = 11,2 dm3, oksijen için - 5,6 dm3'tür.

Eşdeğerler yasasına göre: birbirleriyle reaksiyona giren m 1 ve m 2 maddelerinin kütleleri (hacimleri) eşdeğer kütleleri (hacimleri) ile orantılıdır.

m1/M e1 = m2/M e2.

Maddelerden biri gaz halinde ise, o zaman

m/M e = V o / V e.

Her iki madde de gaz halinde ise

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

Periyodik yasa ve

Atomik yapı

Periyodik yasa ve periyodik element sistemi, atomun yapısına yönelik araştırmalara güçlü bir ivme kazandırdı; bu, evrenin yasalarının anlaşılmasını değiştirdi ve pratik uygulama nükleer enerjiyi kullanma fikirleri.

Periyodik yasa keşfedildiğinde moleküller ve atomlar hakkındaki fikirler yeni yeni oluşmaya başlamıştı. Dahası, atom yalnızca en küçük değil, aynı zamanda temel (yani bölünmez) bir parçacık olarak kabul edildi. Atomun yapısının karmaşıklığının doğrudan kanıtı, bazı elementlerin atomlarının kendiliğinden parçalanmasının keşfiydi. radyoaktivite. 1896 yılında Fransız fizikçi A. Becquerel, uranyum içeren maddelerin karanlıkta bir fotoğraf plakasını aydınlattığını, gazı iyonlaştırdığını ve floresan maddelerin parlamasına neden olduğunu keşfetti. Daha sonra bu yeteneğe yalnızca uranyumun sahip olmadığı ortaya çıktı. P. Curie ve Marie Sklodowska-Curie iki yeni radyoaktif element keşfetti: polonyum ve radyum.

1891'de W. Crookes ve J. Stoney tarafından keşfedilen katot ışınlarını çağırmayı önerdi. elektronlar- Nasıl temel parçacıklar elektrik. J. Thomson 1897'de elektronların akışını bir elektrik devresinden geçirerek inceliyor ve manyetik alan, e/m değerini belirledi - elektron yükünün kütlesine oranı, bu da bilim adamı R. Millikan'ın 1909'da elektron yükünün değerini q = 4,8∙10 -10 elektrostatik birim veya 1,602∙10 belirlemesine yol açtı. -19 C ( Coulomb) ve buna göre elektron kütlesine göre –

9,11∙10 -31 kg. Geleneksel olarak, bir elektronun yükü bir negatif birim olarak kabul edilir. elektrik şarjı ve ona bir değer atayın (-1). A.G. Stoletov, elektronların doğada bulunan tüm atomların bir parçası olduğunu kanıtladı. Atomlar elektriksel olarak nötrdür, yani genellikle elektrik yükleri yoktur. Bu, atomların elektronların yanı sıra pozitif parçacıklar da içermesi gerektiği anlamına gelir.

Thomson ve Rutherford modelleri

Atomun yapısına ilişkin hipotezlerden biri 1903 yılında J.J. Thomson. Bir atomun, atomun tüm hacmi boyunca eşit olarak dağılmış pozitif bir yükten oluştuğuna ve bu yük içinde salınan elektronlardan oluştuğuna inanıyordu; tıpkı bir "karpuz" veya "kuru üzümlü tatlı"daki tohumlar gibi. Thomson'ın hipotezini ve daha fazlasını test etmek için kesin tanım iç yapı 1909-1911'de atom E. Rutherford, G. Geiger (daha sonra ünlü Geiger sayacının mucidi) ve öğrencilerle birlikte sahneledi orijinal deneyler.

Atomun yapısının gezegen modeli

Atomik yapının gezegensel modelinin özü aşağıdaki ifadelerle özetlenebilir:

1. Atomun merkezinde, atomun içindeki boşluğun çok küçük bir kısmını kaplayan pozitif yüklü bir çekirdek vardır;

2. Atomun tüm pozitif yükü ve kütlesinin neredeyse tamamı çekirdeğinde yoğunlaşmıştır (elektronun kütlesi 1/1823 amu'dur);

3. Elektronlar çekirdeğin etrafında döner. Sayıları çekirdeğin pozitif yüküne eşittir.

Bu modelin pek çok deneysel veriyi açıklamada oldukça açık ve kullanışlı olduğu ortaya çıktı ancak eksiklikleri hemen ortaya çıktı. Özellikle, bir çekirdeğin etrafında ivmeyle hareket eden (merkezcil bir kuvvetin etkisi altında olan) bir elektron, elektromanyetik teoriye göre sürekli olarak enerji yaymalıdır. Bu, elektronun çekirdeğin etrafında dönmesine ve sonunda onun üzerine düşmesine neden olur. Atomların sürekli yok olduğuna dair hiçbir kanıt yoktu, bu da E. Rutherford'un modelinin bir şekilde yanlış olduğu anlamına geliyor.

Moseley Yasası

X-ışınları 1895'te keşfedildi ve sonraki yıllarda yoğun bir şekilde araştırıldı; deneysel amaçlarla kullanılmaya başlandı: tespit için vazgeçilmezdirler. iç yapı kristaller, kimyasal elementlerin seri numaraları. G. Moseley, X ışınlarını kullanarak atom çekirdeğinin yükünü ölçmeyi başardı. Farklı elementlerin atom çekirdekleri arasındaki temel fark, çekirdeğin sorumluluğundadır. G. Moseley çekirdeğin yükünü adlandırdı eleman seri numarası. Birim pozitif yükler daha sonra çağrıldı protonlar(1 1 r).

Seri numarası(Z) çekirdekteki protonların sayısıdır. Ancak adı ancak 1920'de ortaya çıktı " proton"ve özellikleri incelendi. Bir protonun yükü, bir elektronun yüküne büyüklük olarak eşit ve işaret olarak zıttır, yani 1,602 × 10 -19 C ve geleneksel olarak (+1), bir protonun kütlesi 1,67 × 10 -27 kg'dır, bu bir elektronun kütlesinin yaklaşık 1836 katıdır. Böylece, bir elektron ve bir protondan oluşan bir hidrojen atomunun kütlesi pratik olarak 1 1 p ile gösterilen bir protonun kütlesiyle çakışır.

Tüm elementler için bir atomun kütlesi, bileşimlerinde bulunan elektron ve protonların kütlelerinin toplamından daha büyüktür. Bu değerlerdeki fark, atomlarda adı verilen başka tür parçacıkların varlığından kaynaklanmaktadır. nötronlar(1 on), yalnızca 1932'de İngiliz bilim adamı D. Chadwick tarafından keşfedildi. Nötronların kütleleri neredeyse protonlara eşittir ancak elektrik yükü yoktur. Atom çekirdeğinde bulunan proton ve nötron sayılarının toplamına ne ad verilir? atomun kütle numarası. Proton sayısı elementin atom numarasına, nötron sayısı ise elementin kütle numarası (atom kütlesi) ile atom numarası arasındaki farka eşittir. Belirli bir elementin tüm atomlarının çekirdekleri aynı ücret yani aynı sayıda proton içerirler ancak nötron sayıları farklı olabilir. Aynı nükleer yüke ve dolayısıyla aynı özelliklere sahip olan ancak farklı numara nötronlar ve bu nedenle farklı kütle numaraları denir izotoplar ("izos" - eşit, "topos" - yer ). Her izotop iki değerle karakterize edilir: kütle numarası (elementin kimyasal simgesinin sol üst kısmına yazılır) ve seri numarası (elementin kimyasal işaretinin sol alt kısmına yazılır). Örneğin, kütle numarası 12 olan bir karbon izotopu şu şekilde yazılır: 12 6 C veya 12 C veya "karbon-12" sözcükleriyle. İzotoplar tüm kimyasal elementler için bilinir. Dolayısıyla oksijenin kütle numaraları 16, 17, 18: 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O olan izotopları vardır. Potasyum izotopları: 39 19 K, 40 19 K, 41 19 K. Bunları açıklayan izotopların varlığıdır. D.I.'de zamanını harcayan yeniden düzenlemeler Mendeleev. Atomların yapısı henüz bilinmediğinden bunu yalnızca maddelerin özelliklerine dayanarak yaptığını unutmayın. Modern bilim büyük Rus bilim adamının haklılığını doğruladı. Böylece, doğal potasyum esas olarak hafif izotoplarının atomlarından ve argon - ağır olanlardan oluşur. Bu nedenle, potasyumun atom numarası (atom çekirdeğinin yükü) daha büyük olmasına rağmen, potasyumun bağıl atom kütlesi argonunkinden daha azdır.

Bir elementin atom kütlesi, bolluğu dikkate alınarak tüm doğal izotoplarının ortalama değerine eşittir. Örneğin doğal klorun %75,4'ü kütle numarası 35 olan izotop ve %24,6'sı kütle numarası 37 olan izotoptan oluşur; Klorun ortalama atom kütlesi 35.453'tür. Periyodik tabloda verilen elementlerin atom kütleleri

DI. Mendeleev'e göre, doğal izotop karışımlarının ortalama kütle sayıları vardır. Tamsayı değerlerden farklı olmalarının nedenlerinden biri de budur.

Kararlı ve kararsız izotoplar. Tüm izotoplar ikiye ayrılır: kararlı ve radyoaktif. Kararlı izotoplar radyoaktif bozunmaya uğramazlar, bu nedenle doğal şartlar. Kararlı izotop örnekleri 16 O, 12 C, 19 F'dir. Çoğu doğal unsurlar iki veya daha fazla kararlı izotopun karışımından oluşur. Tüm elementler arasında kalay en fazla sayıda kararlı izotopa (10 izotop) sahiptir. Alüminyum veya flor gibi nadir durumlarda, doğada yalnızca bir kararlı izotop oluşur ve geri kalan izotoplar kararsızdır.

Radyoaktif izotoplar sırasıyla doğal ve yapay olarak ayrılır; her ikisi de kendiliğinden bozunur ve kararlı bir izotop oluşana kadar α- veya β-partikülleri yayar. Kimyasal özellikler Tüm izotoplar temelde aynıdır.

İzotoplar tıpta yaygın olarak kullanılmaktadır ve bilimsel araştırma. İyonlaştırıcı radyasyon canlı dokuyu yok edebilir. Kötü huylu tümör dokuları radyasyona sağlıklı dokulardan daha duyarlıdır. Bu, kanseri tedavi etmeyi mümkün kılar γ-radyasyon (radyasyon tedavisi) genellikle radyoaktif izotop kobalt-60 kullanılarak elde edilir. Radyasyon hastanın vücudunda tümörden etkilenen bölgeye yönlendirilir; tedavi seansı genellikle birkaç dakika sürer ve birkaç hafta boyunca tekrarlanır. Seans sırasında hastanın vücudunun diğer tüm kısımları, sağlıklı dokuların tahribatını önlemek için radyasyonu geçirmeyen malzeme ile dikkatlice kaplanmalıdır.

yöntemde etiketli atomlar Radyoaktif izotoplar, bir elementin vücuttaki “rotasını” izlemek için kullanılır. Böylece, hastalıklı tiroid bezi olan bir hastaya radyoaktif iyot-131 ilacı enjekte edilir, bu da doktorun iyotun hastanın vücudundan geçişini izlemesine olanak tanır. Yarılanma ömründen bu yana

İyot-131 sadece 8 gün sonra radyoaktivitesi hızla azalır.

Organik kökenli nesnelerin yaşını belirlemek için radyoaktif karbon-14'ün kullanılması özellikle ilginçtir. radyokarbon yöntemi(jeokronoloji) Amerikalı fiziksel kimyager W. Libby tarafından geliştirilmiştir. Bu yöntem ödüllendirildi Nobel Ödülü 1960 yılında. W. Libby, yöntemini geliştirirken şunları kullandı: bilinen gerçek radyoaktif izotop karbon-14'ün (karbon monoksit (IV) formunda) oluşumu üst katmanlar Nitrojen atomları kozmik ışınların bir parçası olan nötronlar tarafından bombalandığında Dünya atmosferi

14 7 N + 1 0 n → 14 6 C + 1 1 p

Radyoaktif karbon-14 bozunarak beta parçacıkları yayar ve tekrar nitrojene dönüşür.

14 6 C → 14 7 N + 0 -1 β

Kütle numaraları (atom kütleleri) aynı olan farklı elementlerin atomlarına denir. izobarlar. Periyodik tabloda İle 59 çift ve 6 üçlü izobar vardır. Örneğin 40 18 Ar 40 19 K 40 20 Ca.

Nötron sayıları aynı olan farklı elementlerin atomlarına ne ad verilir? izotonlar. Örneğin, 136 Ba ve 138 Xe - atomun çekirdeğinde her birinin 82 nötronu vardır.

Periyodik yasa ve

Kovalent bağ

1907'de N.A. Morozov ve daha sonra 1916-1918'de. Amerikalı J. Lewis ve I. Langmuir eğitim kavramını tanıttılar Paylaşılan bir elektron çifti ile kimyasal bağ ve değerlik elektronlarının noktalarla gösterilmesi önerildi

Etkileşen iki atomun elektronlarının oluşturduğu bağa denir kovalent. Morozov-Lewis-Langmuir'in fikirlerine göre:

1) atomlar aralarında etkileşime girdiğinde, her iki atoma ait paylaşılan - ortak - elektron çiftleri oluşur;

2) ortak elektron çiftleri nedeniyle, moleküldeki her atom, dış enerji seviyesinde (s 2 p 6) sekiz elektron alır;

3) konfigürasyon s 2 p 6, bir inert gazın kararlı bir konfigürasyonudur ve kimyasal etkileşim sürecinde her atom bunu başarmaya çalışır;

4) ortak elektron çiftlerinin sayısı, moleküldeki elementin kovalanlığını belirler ve atomdaki sekize kadar eksik olan elektron sayısına eşittir;

5) Serbest bir atomun değeri, eşleşmemiş elektronların sayısına göre belirlenir.

Kimyasal bağlar farklı şekillerde tasvir edilmiştir:

1) Elementin kimyasal sembolüne yerleştirilmiş noktalar şeklindeki elektronları kullanmak. Daha sonra bir hidrojen molekülünün oluşumu diyagramla gösterilebilir.

Н× + Н× ® Н: Н;

2) bir moleküler kuantum hücresine zıt dönüşlere sahip iki elektronu yerleştirmek için kuantum hücrelerini (orbitalleri) kullanmak

Düzenleme diyagramı, moleküler enerji seviyesinin orijinal atomik seviyelerden daha düşük olduğunu göstermektedir; bu, maddenin moleküler durumunun atomik olandan daha kararlı olduğu anlamına gelir;

3) sıklıkla, özellikle organik Kimya, bir kovalent bağ, bir çift elektronu simgeleyen bir çizgi (örneğin H-H) ile temsil edilir.

Klor molekülündeki kovalent bağ da iki ortak elektron veya bir elektron çifti kullanılarak gerçekleştirilir.

Gördüğünüz gibi, her klor atomunun üç yalnız çifti ve bir eşlenmemiş elektronu vardır. Kimyasal bir bağın oluşumu, her atomun eşleşmemiş elektronları nedeniyle meydana gelir. Eşleşmemiş elektronlar bağlanır ortak çift elektronlar da denir paylaşılan çift.

Değerlik bağı yöntemi

Hidrojen molekülü örneğini kullanarak kimyasal bağ oluşumunun mekanizması hakkındaki fikirler diğer moleküllere de uzanır. Bu temelde oluşturulan kimyasal bağlanma teorisine çağrıldı. değerlik bağı yöntemi (VBC). Anahtar noktaları:

1) iki elektron bulutunun zıt yönlü dönüşlerle üst üste gelmesi sonucu kovalent bir bağ oluşur ve ortaya çıkan ortak elektron bulutu iki atoma aittir;

2) kovalent bağ ne kadar güçlü olursa, etkileşime giren elektron bulutları o kadar fazla örtüşür. Elektron bulutlarının örtüşme derecesi, boyutlarına ve yoğunluklarına bağlıdır;

3) bir molekülün oluşumuna elektron bulutlarının sıkışması ve molekülün boyutunun atomların boyutuna göre azalması eşlik eder;

4) Bağ oluşumunda dış enerji seviyesinin s- ve p-elektronları ve dış enerji seviyesinin d-elektronları yer alır.

Sigma (s) ve pi (p) bağları

Bir klor molekülünde, atomlarının her birinin tam bir dış seviyesi sekiz elektron s 2 p 6'dır ve bunlardan ikisi (elektron çifti) her iki atoma da eşit olarak aittir. Bir molekülün oluşumu sırasında elektron bulutlarının üst üste binmesi şekilde gösterilmektedir.

Klor Cl 2 (a) ve hidrojen klorür HCl (b) moleküllerinde kimyasal bağ oluşumunun şeması

Kimyasal bağ Atom çekirdeğini bağlayan çizginin, bağlanan elektron bulutunun simetri ekseni olduğu duruma denir. sigma (σ)-bağı. “Önden” bir örtüşme olduğunda ortaya çıkar atomik yörüngeler. H2 molekülünde s-s yörüngeleri üst üste bindiğinde bağlar; Cl2 molekülündeki p-p-orbitalleri ve HCl molekülündeki s-p-orbitalleri sigma bağlarıdır. Atomik yörüngelerin “yanal” örtüşmesi mümkündür. Bağ eksenine dik olarak yönlendirilmiş p-elektron bulutları üst üste bindiğinde, yani. y ve z eksenleri boyunca, bu eksenin her iki yanında yer alan iki örtüşme bölgesi oluşturulur. Bu kovalent bağa denir pi (p)-bağı. π bağı oluşumu sırasında elektron bulutlarının daha az örtüşmesi vardır. Ek olarak örtüşme bölgeleri, bir σ bağının oluşumu sırasında olduğundan çekirdeklerden daha uzakta bulunur. Bu nedenlerden dolayı π bağı, σ bağına göre daha az mukavemete sahiptir. Bu nedenle, bir çift bağın enerjisi, her zaman bir σ bağı olan tek bir bağın enerjisinin iki katından daha azdır. Ek olarak σ bağı eksenel, silindirik simetriye sahiptir ve atom çekirdeğini birleştiren çizgi etrafında dönen bir cisimdir. Aksine, π bağı silindirik simetriye sahip değildir.

Tek bir bağ her zaman saf veya hibrit bir σ bağıdır. Bir çift bağ, birbirine dik olarak yerleştirilmiş bir σ- ve bir π-bağından oluşur. σ bağı π bağından daha güçlüdür. Çoklu bağ içeren bileşiklerde her zaman bir σ bağı ve bir veya iki π bağı bulunur.

Donör-alıcı bağı

Kovalent bir bağın oluşması için başka bir mekanizma da mümkündür - donör-alıcı. Bu durumda bir atomun iki elektronlu bulutu ve diğer atomun serbest yörüngesi nedeniyle kimyasal bir bağ oluşur. Örnek olarak amonyum iyonunun (NH4 +) oluşum mekanizmasını ele alalım. Bir amonyak molekülünde nitrojen atomunun yalnız bir elektron çifti vardır (iki elektronlu bulut).

Hidrojen iyonunun serbest (doldurulmamış) bir 1s yörüngesi vardır ve bu H + olarak gösterilebilir (burada kare bir hücre anlamına gelir). Bir amonyum iyonu oluştuğunda, iki elektronlu nitrojen bulutu, nitrojen ve hidrojen atomlarına ortak hale gelir, yani moleküler bir elektron bulutuna dönüşür. Bu, dördüncü bir kovalent bağın ortaya çıktığı anlamına gelir. Amonyum iyonunun oluşum süreci diyagramla gösterilebilir

Hidrojen iyonunun yükü ortak hale gelir (delokalize olur, yani tüm atomlar arasında dağılır) ve nitrojene ait iki elektronlu bulut (yalnız elektron çifti) H + ile ortak hale gelir. Diyagramlarda  hücresinin görüntüsü sıklıkla atlanır.

Yalın bir elektron çifti sağlayan atoma denir bağışçı ve onu kabul eden (yani serbest bir yörünge sağlayan) atoma denir. akseptör .

Bir atomun (verici) iki elektronlu bulutu ve başka bir atomun (alıcı) serbest yörüngesi nedeniyle kovalent bir bağ oluşma mekanizmasına verici-alıcı denir. Bu şekilde oluşan kovalent bağa donör-alıcı veya koordinasyon bağı denir.

Ancak bu özel bir bağ türü değil, yalnızca kovalent bağ oluşumuna yönelik farklı bir mekanizmadır (yöntemdir). Özelliklerine göre çeyrek N-H bağlantısı amonyum iyonunun diğer üç iyondan hiçbir farkı yoktur.

Çoğu kısım için donörler, diğer elementlerin atomlarıyla ilişkili N, O, F, Cl atomlarını içeren moleküllerdir. Bir alıcı, boş elektronik seviyelere sahip bir parçacık, örneğin doldurulmamış d-alt seviyelerine sahip d-elementlerinin atomları olabilir.

Kovalent bağların özellikleri

Bağlantı uzunluğu nükleerler arası mesafedir. Kimyasal bir bağın uzunluğu ne kadar kısa olursa o kadar güçlü olur. Moleküllerdeki bağ uzunluğu: HC3 -CH3 1,54 ; H2C=CH2

1,33 ; NS≡CH 1,20 .Tekli bağlar açısından bu değerler artar ve çoklu bağa sahip bileşiklerin reaktivitesi artar. Bağ kuvvetinin bir ölçüsü bağ enerjisidir.

İletişim enerjisi bağı kırmak için gereken enerji miktarına göre belirlenir. Genellikle 1 mol madde başına kilojoule cinsinden ölçülür. Bağ çokluğu arttıkça bağ enerjisi artar ve uzunluğu azalır. Bileşiklerdeki (alkanlar, alkenler, alkinler) bağ enerjisi değerleri: C-C 344 kJ/mol; C=C 615 kJ/mol; С≡С 812 kJ/mol. Yani, bir çift bağın enerjisi tek bir bağın enerjisinin iki katından daha azdır ve üçlü bir bağın enerjisi tek bir bağın enerjisinin üç katından daha azdır, dolayısıyla alkinler bu hidrokarbon grubundan daha reaktiftir. .

Altında doyma Atomların sınırlı sayıda kovalent bağ oluşturma yeteneğini anlayın. Örneğin, bir hidrojen atomu (bir eşleşmemiş elektron) bir bağ oluşturur, bir karbon atomu (uyarılmış durumda dört eşleşmemiş elektron) dörtten fazla bağ oluşturmaz. Bağların doygunluğu nedeniyle moleküller belirli bir bileşime sahiptir: H2, CH4, HCl, vb. Ancak doymuş kovalent bağlarla bile donör-alıcı mekanizmasıyla daha karmaşık moleküller oluşturulabilir.

Odak kovalent bağlar moleküllerin uzaysal yapısını, yani şekillerini belirler. Bunu HCl, H2O, NH3 moleküllerinin oluşumu örneğini kullanarak ele alalım.

MBC'ye göre, etkileşen atomların elektron yörüngelerinin maksimum örtüşmesi yönünde kovalent bir bağ oluşur. Bir HCl molekülü oluştuğunda, hidrojen atomunun s-orbitali, klor atomunun p-orbitaliyle örtüşür. Bu tip moleküller doğrusal bir şekle sahiptir.

Oksijen atomunun dış seviyesinde iki eşleşmemiş elektron vardır. Yörüngeleri karşılıklı olarak diktir, yani. birbirine göre 90° açıyla yerleştirilmiştir. Su molekülü oluştuğunda

1. Cümlelerdeki boşlukları doldurunuz.

Mutlak atom kütlesi aşağıdaki birimlerde ölçülen karbon izotopu 12 6 C'nin bir molekülünün kütlesinin on iki kısmının 1/12'sinin kütlesini gösterir: g, gk, mg, yani.

Göreceli atomik kütle Masaa'nın kaç kez olduğunu gösterir bu maddenin bir hidrojen atomunun kütlesinden daha büyük bir element; ölçü birimi yoktur.

2. Gösterimi kullanarak, tam sayıya yuvarlanmış değeri yazın:

a) oksijenin bağıl atom kütlesi - 16:
b) sodyumun bağıl atom kütlesi - 23;
c) bakırın bağıl atom kütlesi - 64.

3. Kimyasal elementlerin isimleri verilmiştir: cıva, fosfor, hidrojen, kükürt, karbon, oksijen, potasyum, nitrojen. Elementlerin sembollerini boş hücrelere yazın, böylece bağıl atom kütlesinin arttığı bir satır elde edin.

4. Doğru ifadelerin altını çizin.

a) On oksijen atomunun kütlesi iki brom atomunun kütlesine eşittir;
b) Beş karbon atomunun kütlesi üç kükürt atomunun kütlesinden daha büyüktür;
c) Yedi oksijen atomunun kütlesi beş magnezyum atomunun kütlesinden azdır.

5. Diyagramı doldurun.

6. Maddelerin bağıl moleküler kütlelerini formüllerine göre hesaplayın:

a) M r (N 2) = 2*14=28
b) Mr(CH4) = 12+4*1=16
c) M r (CaCO3) = 40+12+3*16=100
d) M r (NH4Cl) = 12+41+35,5=53,5
e) M r (H3PO 4) = 3*1+31+16*4=98

7. Önünüzde “yapı taşları” kimyasal bileşiklerin formülleri olan bir piramit var. Bileşiklerin bağıl moleküler kütlelerinin toplamı minimum olacak şekilde piramidin tepesinden tabanına kadar bir yol bulun. Bir sonraki "taş" ı seçerken, yalnızca bir öncekine doğrudan bitişik olanı seçebileceğinizi dikkate almanız gerekir.

Cevap olarak kazanan yoldaki maddelerin formüllerini yazın.

Cevap: C 2 H 6 - H 2 CO 3 - SO 2 - Na 2 S

8. Sitrik asit sadece limonda değil aynı zamanda olgunlaşmamış elma, kuş üzümü, kiraz vb.'de de bulunur. Sitrik asit yemek pişirmede kullanılan ev(örneğin kumaştaki pas lekelerini çıkarmak için). Bu maddenin molekülü 6 karbon atomu, 8 hidrojen atomu, 7 oksijen atomundan oluşur.

C 6 H 8 Ç 7

Doğru ifadeyi kontrol edin:

a) bu maddenin bağıl molekül ağırlığı 185'tir;
b) bu ​​maddenin bağıl moleküler ağırlığı 29'dur;
c) bu maddenin bağıl moleküler ağırlığı 192'dir.

Atomik-moleküler bilim

Atomun bölünemeyen en küçük parçacık olduğu fikri Antik Yunan. Modern atom-moleküler bilimin temelleri ilk olarak M.V. Lomonosov (1748), ancak özel bir mektupta ortaya koyduğu fikirleri çoğu bilim adamı tarafından bilinmiyordu. Bu nedenle, modern atom-moleküler bilimin kurucusu, ana varsayımlarını formüle eden (1803-1807) İngiliz bilim adamı J. Dalton olarak kabul edilir.

1. Her element çok küçük parçacıklardan - atomlardan oluşur.

2. Bir elementin tüm atomları aynıdır.

3. Atomlar çeşitli unsurlar farklı kütlelere ve farklı özelliklere sahiptirler.

4. Bir elementin atomları kimyasal tepkimeler sonucunda diğer elementlerin atomlarına dönüşmez.

5. Kimyasal bileşikler iki veya daha fazla elementin atomlarının bir araya gelmesiyle oluşur.

6. Belirli bir bileşikte, farklı elementlerin atomlarının bağıl miktarları her zaman sabittir.

Bu varsayımlar başlangıçta dolaylı olarak bir dizi stokiyometrik yasayla kanıtlandı. Stokiyometri - Maddelerin bileşimini ve kimyasal dönüşümler sırasındaki değişikliklerini inceleyen kimyanın bir bölümü. Bu kelimeden türetilmiştir Yunanca kelimeler“stoechion” bir element, “metron” ise bir ölçüdür. Stokiyometri yasaları kütlenin korunumu yasalarını, bileşimin sabitliğini, çoklu oranları, hacim oranlarını, Avogadro yasasını ve eşdeğerler yasasını içerir.

1.3. Stokiyometrik yasalar

Stokiyometri yasaları dikkate alınır bileşenler AMU. Bu yasalara dayanarak, kavram kimyasal formüller, kimyasal denklemler ve değerlik.

Stokiyometrik yasaların oluşturulması, kimyasal elementlerin atomlarına kesin olarak tanımlanmış bir kütle atamayı mümkün kıldı. Atomların kütleleri son derece küçüktür. Böylece, bir hidrojen atomunun kütlesi 1,67∙10 -27 kg, oksijen - 26,60∙10 -27 kg, karbon - 19,93∙10 -27 kg'dır. Bu sayıları çeşitli hesaplamalar için kullanmak çok sakıncalıdır. Bu nedenle, 1961'den beri karbon izotopu 12 C'nin kütlesinin 1/12'si - atomik kütle birimi (a.m.u.). Daha önce buna karbon birimi (cu) adı veriliyordu, ancak artık bu ad önerilmez.

Kitle a.m.u. 1.66'dır. 10 –27kg veya 1.66. 10-24 yaş

Elementin bağıl atom kütlesi (Ar), bir atomun mutlak kütlesinin, karbon izotopu 12 C atomunun mutlak kütlesinin 1/12'sine oranı olarak adlandırılır. Başka bir deyişle, Ar belirli bir elementin atomunun kütlesinin, 12 C atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kat daha ağır olduğunu gösterir. Örneğin, oksijenin tam sayıya yuvarlanmış Ar değeri 16'dır; bu, bir oksijen atomunun kütlesinin, 12 C atomunun kütlesinin 1/12'sinden 16 kat daha büyük olduğu anlamına gelir.

Elementlerin bağıl atom kütleleri (Ar), Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosunda D.I. Mendeleev.

Bağıl molekül ağırlığı (M r) bir maddeye molekülünün kütlesi denir ve amu cinsinden ifade edilir.Maddenin molekülünü oluşturan tüm atomların atomik kütlelerinin toplamına eşittir ve maddenin formülü kullanılarak hesaplanır. Örneğin, sülfürik asit H2S04'ün bağıl moleküler ağırlığı, iki hidrojen atomunun atomik kütlelerinden (1∙2 = 2), bir kükürt atomunun atomik kütlesinden (32) ve dört oksijen atomunun atomik kütlesinden oluşur. (4∙16 = 64). 98'e eşittir.

Bu, bir sülfürik asit molekülünün kütlesinin, 12 C atomunun kütlesinin 1/12'sinden 98 kat daha büyük olduğu anlamına gelir.

Bağıl atomik ve moleküler kütleler bağıl miktarlardır ve bu nedenle boyutsuzdur.

Kimya literatüründe, tarihsel olarak atom ve molekül kütlelerinin atom ağırlığı ve molekül ağırlığı kavramlarıyla ifade edildiği bir durum gelişmiştir.

Bilindiği gibi m kütleli bir cisim (aynı zamanda bir atom veya molekül) Dünya'nın yerçekiminin etkisi altında g ivmesi ile hareket ediyorsa, o zaman bu cismin yerçekimi kuvveti eşittir, yani yerçekimi kuvveti orantılıdır. etki ettiği vücudun kütlesine.

Vücut hareketsizse, o zaman vücudun ağırlığı, ona etki eden yerçekimi kuvvetine eşittir ve formülde P'yi vücudun ağırlığı olarak düşünebiliriz. Sonuç olarak, hareketsiz durumdaki cisimlerin ağırlıkları kütleleriyle orantılıdır. Ancak dünya yüzeyinde farklı noktalardaki ivme farklı olduğundan aynı cismin (atom, molekül!) ağırlığı da burada farklı olacaktır. Vücudun ağırlığı da Dünya yüzeyinin üzerine çıktıkça azalacaktır.

Sonuç olarak kendimize şu soruyu soralım: Bir cismin ağırlığı (ve buna bağlı olarak bir atomun, molekülün ağırlığı) Dünya'da, bir uzay yörünge istasyonunda, Ay'ın yüzeyinde aynı mıdır?

Gerekirse tekrarlayabilirsiniz fiziksel kavramlar“ağırlık”, “kütle” vb.

Atomların ağırlığını ifade etmek için kullanılan bağıl birimler ilk olarak Dalton tarafından kullanıldı. Dalton atom ağırlığını bir elementin atomunun başka bir elementin atomundan kaç kat daha ağır olduğunu gösteren bir sayı olarak tanımladı. Atom ağırlıklarının birimi olarak en hafif atom olan hidrojenin ağırlığını önerdi.

Daha doğrusu yukarıda da gösterildiği gibi atomik veya moleküler kütle biriminden bahsetmemiz gerekiyor, bu nedenle ilerideki sunumlarda yazarlar “atom ağırlığı”, “molekül ağırlığı” yerine bu kavramları her yerde kullanmaya çalıştılar.

Elementlerin atomik kütleleri, çeşitli bileşiklerdeki ağırlık oranlarına ilişkin deneysel verilerden hesaplandığından ve oksijen, hidrojene kıyasla çok daha fazla sayıda element içeren bileşikler oluşturduğundan, sonraki yıllarda, 1961'e kadar, bir atomun kütlesinin bir kısmı. atomik kütle oksijen birimi olarak kabul edildi. Atom kütlesinin bu bağıl ölçü birimine oksijen birimi (o.u.) adı verildi.

Bununla birlikte, 1930 yılına gelindiğinde, kütlesi 16 k.u. olan oksijen atomlarına ek olarak, kütle bakımından (%0.039) ve (%0.204) farklılık gösteren oksijen izotoplarının da bulunduğu keşfedildi. Oksijen izotoplarının kimyasal özellikleri aynıdır, ancak fiziksel özellikleri çok fazla olmasa da farklıdır, bu nedenle farklı doğal bileşiklerdeki oksijenin izotopik bileşimi aynı değildir. Örneğin, atmosferdeki oksijenin ortalama atom kütlesi, deniz suyundaki oksijenin ortalama atom kütlesinden 0,00011 atom birimi daha azdır.

Fiziksel ve kimyasal sistem atom kütlesi birimleri. Fizikçiler bir izotop kütlesinin bir kısmını atom kütlesinin bir birimi olarak alırken, kimyacılar doğal izotop bileşimindeki bir oksijen atomunun ortalama kütlesinin bir kısmını aldılar. Yol açtı çeşitli miktarlar atom kütleleri ve fiziksel ve kimyasal atom kütlelerinin karşılaştırılmasını zorlaştırdı; sonuçta oksijen atom biriminin terk edilmesinin ana nedeni buydu.

1961'de Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği, standart bir atom kütlesi birimi seçmeye ve birleşik atomik kütle ölçeğine geçmeye karar verdi. Karbon birimi (cu), karbon izotop kütlesinin bir parçası olan atom kütlesinin yeni standart birimi olarak seçildi.Yeni birime (cu) dayalı atomik kütleler, eski birimlerin (cu) 0,99996 ile çarpımına eşittir, yani Önceki atom kütlelerindeki değişikliklerin çok küçük olduğu ve bunun özellikle vurgulanması gereken, neredeyse tüm kimyasal hesaplamaları etkilemediği.

Dolayısıyla bir atomun karbon birimleriyle ifade edilen kütlesine atom kütlesi denir. Atom kütlesi, belirli bir elementin atomunun kütlesinin C10 karbon atomunun kütlesinden kaç kat daha ağır olduğunu gösterir. Moleküllerin kütlesi aynı zamanda karbon birimleri (cu) cinsinden de ifade edilir.

Bir maddenin moleküler kütlesi, molekülünün karbon birimleriyle ifade edilen kütlesidir. Molekül kütlesi, belirli bir maddenin molekülünün kütlesinin karbon C12 kütlesinden kaç kat daha ağır olduğunu gösterir. Bu nedenle hem atomik hem de moleküler kütleler göreceli ölçüm birimleridir. Yazarken genellikle atomik ve moleküler kütlelerin boyutlarını belirtmezler, bunların karbon birimleriyle ifade edildiğini hatırlarlar.

Kantitatif hesaplamalar için aşağıdaki özelliklerin kullanılması uygundur - gram atomu ve gram molekülü.

Bir gram atom, sayısal olarak o elementin atom kütlesine eşit olan bir maddenin gram sayısıdır. Örneğin sodyumun atom kütlesi 23 cu'dur. yani bu nedenle, G-sodyum atomunun kütlesi 23 g'dır.

Bir maddenin moleküler ağırlığına sayısal olarak eşit olan gram sayısına, bu maddenin gram molekülü veya mol denir. Örneğin potasyum permanganatın moleküler ağırlığı 158 c.u. yani 1 gram molekül oluşturur.

Atomik ve moleküler kütle kavramları temel olarak gram atomik ve gram moleküler kütle kavramlarından farklıdır. Atomik ve moleküler kütlelerin değerleri göreceli sayılar ise ve bir atomun veya molekülün kütlesinin, bir karbon izotop atomunun bir kısmından kaç kat daha büyük olduğunu gösteriyorsa, o zaman gram-atom ve gram-molekül mutlak sayılardır; bir maddenin gram sayısı.

Avogadro yasasının keşfinden sonra (bkz. § 5, Bölüm IV) "herhangi bir maddenin bir gram-molekülünde (gram-atom) bulunan moleküllerin (atomların) sayısının aynı ve eşit olduğu (Avogadro sayısı) kanıtlandı, yani. ve bir gram molekülün kütlesi, belirli bir maddenin moleküllerinin kütlesine eşittir.Moleküllerin (atomların) 1 mol içinde bulunduğunu vurgulamakta fayda var.

(1 g-atom) - herhangi bir agregadaki herhangi bir madde durum - katı, sıvı, gaz halinde.