Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Основные положения атомно-молекулярной теории
Основы атомно-молекулярной теории создали русский ученый М.В.Ломоносов (1741 г.) и английский ученый Дж. Дальтон (1808 г.). Атомно-молекулярная теория – это учение о строении вещества, основными положениями которого являются: 1. Все вещества состоят из молекул и атомов. Молекула – это наименьшая частица вещества, которая способна существовать самостоятельно и не может дробится дальше без потери основных химических свойств данного вещества. Химические свойства молекулы определяются её составом и химическим строением. 2. Молекулы находятся в непрерывном движении. Молекулы двигаются беспорядочно и непрерывно. Скорость движения молекул зависит от агрегатного состояния веществ. С повышением температуры скорость движения молекул увеличивается. 3. Молекулы одного и того же вещества одинаковы, а молекулы различных веществ отличаются массой, размерами, строением и химическими свойствами. Каждое вещество существует до тех пор, пока сохраняются его молекулы. Как только молекулы разрушаются, перестает существовать и данное вещество: возникают новые молекулы, новые вещества. При химических реакциях молекулы одних веществ разрушаются, образуются молекулы других веществ. 4. Молекулы состоят из более мелких частиц – атомов. Атом – это наименьшая частица химического элемента, которую нельзя разложить химическим путем. Следовательно, атом обуславливает свойства элемента. Атом – электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Химическим элементом называется вид атомов, характеризующихся определенной совокупностью свойств. В настоящее время элемент определяется как вид атомов, обладающих одинаковым зарядом ядра. Вещества, молекулы которых состоят из атомов одного элемента, называются простыми веществами (С, Н2, N2, О3, S8 и т.д.). Вещества, молекулы которых состоят из атомов двух или более элементов, называются сложными веществами ( H2O, H2SO4, KHCO3 и т.д.). Существенное значение имеет число и взаимное расположение атомов в молекуле. Способность атомов одного и того же элемента к образованию нескольких простых веществ, различных по строению и свойствам называется аллотропией, а образовавшиеся вещества – аллотропными видоизменениями или модификациями, так например, элемент кислород образует две аллотропные модификации: О2 – кислород и О3 – озон; элемент углерод – три: алмаз, графит и карбин и т.д. Явление аллотропии вызывается двумя причинами: различным числом атомов в молекуле (кислород О2 и озон О3), или образованием различных кристаллических форм (алмаз, графит и карбин). Элементы принято обозначать химическими знаками. Следует всегда помнить, что каждый знак химического элемента обозначает: 1. название элемента; 2. один атом его; 3. один моль его атомов; 4. относительную атомную массу элемента; 5. его положение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Так, например, знак S показывает, что перед нами: 1. химический элемент сера; 2. один атом его; 3. один моль атомов серы; 4. атомная масса серы равна 32 а. е. м. (атомная единица массы); 5. порядковый номер в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева 16. Абсолютные массы атомов и молекул ничтожно малы, поэтому для удобства массу атомов и молекул выражают в относительных единицах. В настоящее время за единицу атомных масс принята атомная единица массы (сокращенно а. е. м. ), представляющая собой 1/12 часть массы изотопа углерода 12С, 1 а. е. м. составляет 1, 66 × 10-27 кг. Атомной массой элемента называется масса его атома, выраженная в а. е. м. Относительной атомной массой элемента называют отношение массы атома данного элемента к 1/12 массы изотопа углерода 12С. Относительная атомная масса величина безразмерная и обозначается А r, например, для водорода для кислорода . Молекулярная масса вещества – это масса молекулы, выраженная в а. е. м. Она равна сумме атомных масс элементов, входящих в состав молекулы данного вещества. Относительной молекулярной массой вещества называют отношение массы молекулы данного вещества к 1/12 массы изотопа углерода 12С. Она обозначается символом М r. Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс элементов, входящих в молекулу с учетом количества атомов. Например, относительная молекулярная масса ортофосфорной кислоты Н3РО4 равна массе атомов всех элементов, входящих в молекулу: Мr(Н3РО4) = 1, 0079 × 3 + 30, 974 × 1 + 15, 9994 × 4 = 97, 9953 или ≈ 98 Относительная молекулярная масса показывает, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1 а. е.м. Наряду с единицами массы, в химии пользуются также единицей количества вещества, называемой молем (сокращенное обозначение «моль» ). Моль вещества – количество вещества, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько содержится в 12 г (0, 012 кг) изотопа углерода 12С. Зная массу одного атома углерода 12С (1, 993 × 10-27 кг), можно вычислить число атомов в 0, 012 кг углерода:
Число частиц в моле любого вещества одно и то же. Оно равно 6, 02 × 1023 и называется постоянной Авогадро или числом Авогадро ( NА ). Например, в трёх моль атомов углерода будет содержится 3 × 6, 02 × 1023 = 18, 06 × 1023 атомов Применяя понятие «моль», необходимо в каждом конкретном случае точно указать, какие именно структурные единицы имеются в виду. Например, следует различать моль атомов водорода Н, моль молекул водорода Н2, моль ионов водорода или Один моль частиц имеет определенную массу. Молярная масса – это масса одного моля вещества. Обозначается буквой М. Молярная масса численно равна относительной молекулярной массе и имеет единицы измерения г/моль или кг/моль. Масса и количество вещества – понятие разные. Масса выражается в кг (г), а количество вещества – в молях. Между массой вещества (m, г), количеством вещества (n, моль) и молярной массой (М, г/моль) существуют соотношения: n = , г/моль; М = , г/моль; m = n × M, г. По этим формулам легко вычислить массу определенного количества вещества, молярную массу вещества или количества вещества.
Пример 1 . Чему равна масса 2 моль атомов железа? Решение: Атомная масса железа равна 56 а.е.м. (округленно), следовательно, 1 моль атомов железа весит 56 г, а 2 моль атомов железа имеют массу 56× 2 =112 г
Пример 2 . Сколько моль гидроксида калия содержится в 560 г КОН? Решение: Молекулярная масса КОН равна 56 а.е.м. Молярная = 56 г/моль. В 560 г гидроксида калия содержится: 10 моль КОН. Для газообразных веществ существует понятие молярный объём Vm. Согласно закону Авогадро моль любого газа при нормальных условиях (давление 101, 325 кПа и температуре 273К) занимает объем 22, 4 л. Эта величина называется молярным объемом (его занимают 2 г водорода (Н2), 32 г кислорода (О2) и т.д.
Пример 3 . Определить массу 1 л оксида углерода (Ι V) при нормальных условиях (н. у.). Решение: Молекулярная масса СО2 равна М = 44 а.е.м., следовательно, молярная масса равна 44 г/моль. По закону Авогадро один моль СО2 при н.у. занимает объем 22, 4 л. Отсюда масса 1 л СО2 (н. у.) равна г. Пример 4. Определить объём, занимаемый 3, 4 г сероводорода (Н2S) при нормальных условиях (н.у.). Решение: Молярная масса сероводорода равна 34 г/моль. Исходя из этого, можно записать: 34 г Н2S при н.у. занимает объем 22, 4 л.
3, 4 г ________________________ Х л, отсюда Х = л.
Пример 5. Сколько молекул аммиака содержится: а) в 1 л б) в 1 г? Решение: Число Авогадро 6, 02 × 1023 указывает на количество молекул в 1 моле (17 г/моль) или в 22, 4 л при н.у., следовательно, в 1 л содержится 6, 02 × 1023 × 1 = 2, 7 × 1022 молекул. 22, 4
Число молекул аммиака в 1 г находим из пропорции: 17 г содержат 6, 02 × 1023 атомов 1 г Х, отсюда Х = 6, 02 × 1023 × 1 = 3, 5 × 1022 молекул. 17
Пример 6 . Какова масса 1 моль воды? Решение: Молекулярная масса воды H2O равна 18 а.е.м. (атомная масса водорода – 1, кислорода – 16, итого 1 + 1 + 16 = 18). Значит, один моль воды равен по массе 18 граммов, и эта масса воды содержит 6, 02 × 1023 молекул воды. |
Последнее изменение этой страницы: 2019-10-04; Просмотров: 183; Нарушение авторского права страницы