Атом. Химический элемент. Изотопы. Простые и сложные вещества
1. Вещество (простое и сложное) – это любая совокупность атомов и молекул, находящаяся в определённом агрегатном состоянии.
Превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения, называется химическими реакциями.
2. Структурные единицы вещества:
Атом – наименьшая электронейтральная частица химического элемента и простого вещества, обладающая всеми его химическими свойствами и далее физически и химически неделимая.
Молекула – наименьшая электронейтральная частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами, физически неделимая, но делимая химически.
3. Химический элемент – это вид атомов с определённым зарядом ядра.
4. Состав атома
Состав атома
5. Состав атомного ядра:
В состав ядра входят элементарные частицы (нуклоны) – протоны (p+) и нейтроны (n0).
Т.к. практически вся масса атома сосредоточена в ядре и mp ≈ mn ≈ 1 а. е. м., то округлённое значение Ar химического элемента равно общему числу нуклонов в ядре.
A = N + Z
здесь,
А – массовое число, округлённое значение Аr
N – число нейтронов в ядре
Z – заряд ядра, равный числу протонов
6. Общее число электронов в электронной оболочке атома Nē равно числу протонов в ядре и порядковому номеру химического элемента
№(х.э.) = Nē = Z
7. Изотопы – разновидность атомов одного и того же химического элемента, отличающиеся друг от друга только своей массой.
Обозначение изотопов: слева от символа элемента указывают массовое число (вверху) и порядковый номер элемента (внизу)
Почему у изотопов разная масса?
Задание: Определите атомный состав изотопов хлора: 3517Cl и 3717Cl?
И сделайте вывод, что изотопы имеют разную массу из-за различного числа нейтронов в их ядрах.
8. В природе химические элементы существуют в виде смесей изотопов.
Изотопный состав одного и того же химического элемента выражают в атомных долях (ωат.), которые указывают какую часть составляет число атомов данного изотопа от общего числа атомов всех изотопов данного элемента, принятого за единицу или 100%.
Например,
ωат (3517Cl) = 0,754
ωат (3717Cl) = 0,246
9. В таблице Менделеева приведены средние значения относительных атомных масс химических элементов с учётом их изотопного состава. Поэтому Ar , указанные в таблице являются дробными.
Arср = ωат.(1) ∙ Ar(1) + … + ωат.(n) ∙ Ar(n)
Например,
Arср (Cl) = 0,754 ∙ 35 + 0,246 ∙ 37 = 35,453
10. Задача для решения:
№1. Определите относительную атомную массу бора, если известно, что молярная доля изотопа 10В составляет – 19,6 %, а изотопа 11В – 80,4 %.
11. Массы атомов и молекул очень малы. В настоящее время в физике и химии принята единая система измерения.
1 а.е.м. = m(а.е.м.) = 1/12 m(12C) = 1,66057 ∙ 10-27 кг = 1,66057 ∙ 10-24 г
Абсолютные массы некоторых атомов:
m(C) = 1,99268 ∙ 10-23 г
m(H) = 1,67375 ∙ 10-24 г
m(O) = 2,656812 ∙ 10-23 г
Ar – показывает, во сколько раз данный атом тяжелее 1/12 части атома 12С
Мr – показывает, во сколько раз данная молекула тяжелее 1/12 части атома 12С
12. Связь между абсолютной и относительной массами атома или молекулы:
m(атома) = Ar ∙ 1,66 ∙ 10 -27 кг
m(молекулы) = Mr ∙ 1,66 ∙ 10 -27 кг
13. Число атомов и молекул в обычных образцах веществ очень велико, поэтому при характеристике количества вещества используют единицу измерения – моль.
Моль (ν) – единица количества вещества, которое содержит столько же частиц (молекул, атомов, ионов, электронов), сколько атомов содержится в 12 г изотопа 12C
Масса 1 атома 12C равна 12 а.е.м., поэтому число атомов в 12 г изотопа 12C равно:
NA = 12 г / 12 ∙ 1,66057 ∙ 10-24 г = 6,0221 ∙ 1023
Физическая величина NA называется постоянной Авогадро (число Авогадро) и имеет размерность [NA] = моль-1.
14. Основные формулы:
M = Mr = ρ ∙ Vm
здесь, ρ – плотность
Vm – объём при н.у.