दुनिया भर के रसायनज्ञ रासायनिक सूत्रों के रूप में सरल और जटिल पदार्थों की संरचना को बहुत ही सुंदर और संक्षिप्त रूप से दर्शाते हैं। रासायनिक सूत्र शब्दों के अनुरूप हैं जो अक्षरों का उपयोग करके लिखे गए हैं - रासायनिक तत्वों के संकेत।

आइए पृथ्वी पर सबसे आम पदार्थ - पानी की संरचना को व्यक्त करने के लिए रासायनिक प्रतीकों का उपयोग करें। एक पानी के अणु में दो हाइड्रोजन परमाणु और एक ऑक्सीजन परमाणु होता है। आइए अब इस वाक्य को रासायनिक प्रतीकों (हाइड्रोजन - एच और ऑक्सीजन - ओ) का उपयोग करके एक रासायनिक सूत्र में अनुवाद करें। हम सूचकांकों का उपयोग करके सूत्र में परमाणुओं की संख्या लिखते हैं - रासायनिक प्रतीक के दाईं ओर नीचे की संख्या (ऑक्सीजन के लिए सूचकांक 1 नहीं लिखा गया है): एच 2 0 ("राख-दो-ओ" पढ़ें)।

हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के सरल पदार्थों के सूत्र, जिनके अणु दो समान परमाणुओं से बने होते हैं, इस प्रकार लिखे गए हैं: H 2 ("राख-दो" पढ़ें) और 0 2 ("ओ-दो" पढ़ें) (चित्र 26) )

चावल। 26.
अणुओं के मॉडल और ऑक्सीजन, हाइड्रोजन और पानी के सूत्र

अणुओं की संख्या को प्रतिबिंबित करने के लिए, रासायनिक सूत्रों के सामने लिखे गए गुणांक का उपयोग किया जाता है: उदाहरण के लिए, प्रविष्टि 2CO 2 ("दो-सी-ओ-दो" पढ़ें) का अर्थ है दो कार्बन डाइऑक्साइड अणु, जिनमें से प्रत्येक में एक होता है कार्बन परमाणु और दो ऑक्सीजन परमाणु।

जब किसी रासायनिक तत्व के मुक्त परमाणुओं की संख्या इंगित की जाती है, तो गुणांक उसी तरह लिखा जाता है। उदाहरण के लिए, हमें व्यंजक लिखने की आवश्यकता है: पाँच लोहे के परमाणु और सात ऑक्सीजन परमाणु। इसे इस तरह से करें: 5Fe और 7O।

अणुओं के आकार, और इससे भी अधिक परमाणुओं के आकार इतने छोटे हैं कि उन्हें सबसे अच्छे ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप में भी नहीं देखा जा सकता है, जिससे 5-6 हजार गुना वृद्धि होती है। उन्हें इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में नहीं देखा जा सकता है, जिससे 40 हजार गुना वृद्धि होती है। स्वाभाविक रूप से, अणुओं और परमाणुओं का नगण्य आकार उनके नगण्य द्रव्यमान से मेल खाता है। उदाहरण के लिए, वैज्ञानिकों ने गणना की है कि हाइड्रोजन परमाणु का द्रव्यमान 0.000 000 000 000 000 000 000 001 674 ग्राम है, जिसे 1.674 10 -24 ग्राम के रूप में दर्शाया जा सकता है, ऑक्सीजन परमाणु का द्रव्यमान 0.000 000 000 000 000 000 000 है 000 026 667 ग्राम, या 2.6667 10 -23 ग्राम, कार्बन परमाणु का द्रव्यमान 1.993 10 -23 ग्राम है, और पानी के अणु का द्रव्यमान 3.002 10 -23 ग्राम है।

आइए गणना करें कि ऑक्सीजन परमाणु का द्रव्यमान हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान से कितनी गुना अधिक है, सबसे हल्का तत्व:

इसी तरह, कार्बन परमाणु का द्रव्यमान हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान से 12 गुना अधिक होता है:

चावल। 27. एक कार्बन परमाणु का द्रव्यमान 12 हाइड्रोजन परमाणुओं के द्रव्यमान के बराबर होता है

पानी के अणु का द्रव्यमान हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान से 18 गुना अधिक होता है (चित्र 28)। ये मान दर्शाते हैं कि किसी दिए गए रासायनिक तत्व के परमाणु का द्रव्यमान हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान से कितनी गुना अधिक है, अर्थात वे सापेक्ष हैं।

चावल। 27. जल के एक परमाणु का द्रव्यमान 18 हाइड्रोजन परमाणुओं के द्रव्यमान के बराबर होता है

वर्तमान में, भौतिकविदों और रसायनज्ञों का मत है कि किसी तत्व का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान वह मान है जो दर्शाता है कि उसके परमाणु का द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से कितनी गुना अधिक है। सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान को Ar से दर्शाया जाता है, जहाँ r अंग्रेजी शब्द सापेक्ष का प्रारंभिक अक्षर है, जिसका अर्थ है "सापेक्ष"। उदाहरण के लिए, ए आर (0) = 16, ए आर (सी) = 12, ए आर (एच) = 1।

प्रत्येक रासायनिक तत्व का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान का अपना मान होता है (चित्र 29)। रासायनिक तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के मूल्यों को उनके अनुरूप कोशिकाओं में डी। आई। मेंडेलीव की तालिका में दर्शाया गया है।

चावल। 29.
प्रत्येक तत्व का अपना सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान होता है।

इसी तरह, किसी पदार्थ के सापेक्ष आणविक भार को एम आर द्वारा दर्शाया जाता है, उदाहरण के लिए, एम आर (एच 2 0) \u003d 18।

तत्व A r का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान और पदार्थ M r का सापेक्ष आणविक द्रव्यमान वे मात्राएँ हैं जिनमें माप की इकाइयाँ नहीं होती हैं।

किसी पदार्थ के सापेक्ष आणविक द्रव्यमान का पता लगाने के लिए, उसके अणु के द्रव्यमान को हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान से विभाजित करना आवश्यक नहीं है। उदाहरण के लिए, आपको परमाणुओं की संख्या को ध्यान में रखते हुए, पदार्थ बनाने वाले तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान को जोड़ने की आवश्यकता है:

एक रासायनिक सूत्र में किसी पदार्थ के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी होती है। उदाहरण के लिए, सूत्र C0 2 निम्नलिखित जानकारी दिखाता है:

आइए कार्बन डाइऑक्साइड सीओ 2 में कार्बन और ऑक्सीजन तत्वों के द्रव्यमान अंशों की गणना करें।

कीवर्ड और वाक्यांश

1. रासायनिक सूत्र।
2. सूचकांक और गुणांक।
3. सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (ए आर)।
4. सापेक्ष आणविक भार (एम आर)।
5. किसी पदार्थ में किसी तत्व का द्रव्यमान अंश।

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प्रश्न और कार्य

1. प्रविष्टियों का क्या अर्थ है: 3H; 2एच 2 ओ; 5O2?
2. सुक्रोज का सूत्र लिखिए यदि यह ज्ञात हो कि इसके अणु में बारह कार्बन परमाणु, बाईस हाइड्रोजन परमाणु और ग्यारह ऑक्सीजन परमाणु हैं।
3. चित्र 2 का उपयोग करते हुए, पदार्थों के सूत्र लिखिए और उनके सापेक्ष आणविक भार की गणना कीजिए।
4. रासायनिक तत्व ऑक्सीजन के अस्तित्व का कौन सा रूप निम्नलिखित प्रविष्टियों में से प्रत्येक से मेल खाता है: 3O; 5O2; 4सीओ 2 ?
5. किसी तत्व के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान और पदार्थ के सापेक्ष आणविक द्रव्यमान में माप की कोई इकाई क्यों नहीं होती है?
6. किस पदार्थ में SO2 और SO3 के सूत्र हैं, सल्फर का द्रव्यमान अंश अधिक होता है? गणना के साथ अपने उत्तर का समर्थन करें।
7. नाइट्रिक एसिड एचएनओ 3 में तत्वों के द्रव्यमान अंशों की गणना करें।
8. कार्बन डाइऑक्साइड सीओ 2 का वर्णन करने के उदाहरण का उपयोग करके ग्लूकोज सी 6 एच 12 0 6 का पूरा लक्षण वर्णन करें।

रसायन विज्ञान के बुनियादी नियम

रसायन विज्ञान का वह भाग जो पदार्थों की मात्रात्मक संरचना और अभिकारक पदार्थों के बीच मात्रात्मक अनुपात (द्रव्यमान, आयतन) पर विचार करता है, कहलाता है स्तुईचिओमेटरी. इसके अनुसार यौगिकों में तत्वों के बीच या रासायनिक प्रतिक्रियाओं में पदार्थों के बीच मात्रात्मक अनुपात की गणना को कहा जाता है स्टोइकोमेट्रिक गणना. वे द्रव्यमान के संरक्षण के नियमों, संरचना की स्थिरता, कई अनुपातों के साथ-साथ गैस कानूनों - वॉल्यूमेट्रिक अनुपात और अवोगाद्रो पर आधारित हैं। इन नियमों को स्टोइकोमेट्री का मूल नियम माना जाता है।

द्रव्यमान के संरक्षण का नियम- भौतिकी का नियम, जिसके अनुसार एक भौतिक प्रणाली का द्रव्यमान सभी प्राकृतिक और कृत्रिम प्रक्रियाओं में संरक्षित होता है।ऐतिहासिक, आध्यात्मिक रूप में, जिसके अनुसार पदार्थ अनिर्मित और अविनाशी है, कानून को प्राचीन काल से जाना जाता है। बाद में, एक मात्रात्मक सूत्रीकरण दिखाई दिया, जिसके अनुसार किसी पदार्थ की मात्रा का माप वजन (बाद में - द्रव्यमान) है। द्रव्यमान के संरक्षण के नियम को ऐतिहासिक रूप से एक सूत्र के रूप में समझा गया है पदार्थ के संरक्षण का नियम. इसे तैयार करने वाले पहले लोगों में से एक प्राचीन यूनानी दार्शनिक एम्पेडोकल्स (वी शताब्दी ईसा पूर्व) थे: कुछ भी नहीं से कुछ भी नहीं आ सकता है, और जो है वह कभी नष्ट नहीं हो सकता।बाद में, इसी तरह की थीसिस डेमोक्रिटस, अरस्तू और एपिकुरस (ल्यूक्रेटियस कारा की रीटेलिंग में) द्वारा व्यक्त की गई थी। एक उपाय के रूप में द्रव्यमान की अवधारणा के आगमन के साथ पदार्थ की मात्रा, भार के समानुपाती, पदार्थ के संरक्षण के नियम के निरूपण को परिष्कृत किया गया: द्रव्यमान अपरिवर्तनीय (संरक्षित) है, अर्थात सभी प्रक्रियाओं में, कुल द्रव्यमान घटता नहीं है और बढ़ता नहीं है(वजन, जैसा कि न्यूटन ने पहले ही सुझाव दिया है, अपरिवर्तनीय नहीं है, क्योंकि पृथ्वी का आकार एक आदर्श गोले से बहुत दूर है)। सूक्ष्म जगत के भौतिकी के निर्माण तक, द्रव्यमान के संरक्षण के नियम को सत्य और स्पष्ट माना जाता था। I. कांट ने इस नियम को प्राकृतिक विज्ञान की एक अभिधारणा (1786) घोषित किया। लैवोज़ियर ने अपनी "रसायन विज्ञान की प्राथमिक पाठ्यपुस्तक" (1789) में, पदार्थ के द्रव्यमान के संरक्षण के कानून का एक सटीक मात्रात्मक सूत्रीकरण दिया है, लेकिन इसे कुछ नया और महत्वपूर्ण कानून घोषित नहीं किया है, लेकिन बस इसे पारित करने के रूप में उल्लेख किया है एक प्रसिद्ध और लंबे समय से स्थापित तथ्य। रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए, लैवोज़ियर ने निम्नानुसार कानून तैयार किया: कृत्रिम प्रक्रियाओं में या प्राकृतिक प्रक्रियाओं में कुछ भी नहीं बनाया जाता है, और यह स्थिति निर्धारित करना संभव है कि प्रत्येक ऑपरेशन [रासायनिक प्रतिक्रिया] में पहले और बाद में समान मात्रा में पदार्थ होता है, कि शुरुआत की गुणवत्ता और मात्रा समान रहती है , केवल विस्थापन, पुनर्व्यवस्था हुई.

20वीं सदी में द्रव्यमान के दो नए गुण खोजे गए: 1. किसी भौतिक वस्तु का द्रव्यमान उसकी आंतरिक ऊर्जा पर निर्भर करता है। जब बाहरी ऊर्जा अवशोषित होती है, तो द्रव्यमान बढ़ता है, जब यह खो जाता है, तो घट जाता है। यह इस प्रकार है कि द्रव्यमान केवल एक पृथक प्रणाली में संरक्षित होता है, अर्थात बाहरी वातावरण के साथ ऊर्जा विनिमय के अभाव में। परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान द्रव्यमान में परिवर्तन विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है। लेकिन रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भी जो गर्मी की रिहाई (या अवशोषण) के साथ होती है, द्रव्यमान संरक्षित नहीं होता है, हालांकि इस मामले में द्रव्यमान दोष नगण्य है; 2. द्रव्यमान योगात्मक मात्रा नहीं है: किसी निकाय का द्रव्यमान उसके घटकों के द्रव्यमान के योग के बराबर नहीं होता है। आधुनिक भौतिकी में, द्रव्यमान के संरक्षण का नियम ऊर्जा के संरक्षण के कानून से निकटता से संबंधित है और उसी प्रतिबंध के साथ किया जाता है - सिस्टम और पर्यावरण के बीच ऊर्जा के आदान-प्रदान को ध्यान में रखना आवश्यक है।

रचना की स्थिरता का नियम(जे.एल. प्राउस्ट, 1801-1808) - किसी भी रासायनिक रूप से शुद्ध यौगिक, इसकी तैयारी की विधि की परवाह किए बिना, समान रासायनिक तत्व होते हैं, और उनके द्रव्यमान का अनुपात स्थिर होता है, और उनके परमाणुओं की सापेक्ष संख्या पूर्ण संख्या में व्यक्त की जाती है।. यह रसायन विज्ञान के बुनियादी नियमों में से एक है। संरचना स्थिरता का नियम डाल्टनाइड्स (स्थिर संरचना के यौगिकों) के लिए है और बर्थोलाइड्स (परिवर्तनीय संरचना के यौगिक) के लिए नहीं है। हालांकि, परंपरागत रूप से, सादगी के लिए, कई बर्थोलाइड्स की संरचना स्थिर के रूप में दर्ज की जाती है।

कई अनुपातों का नियम 1803 में जे। डाल्टन द्वारा खोजा गया और उनके द्वारा परमाणुवाद के दृष्टिकोण से व्याख्या की गई। यह रसायन विज्ञान के स्टोइकोमेट्रिक नियमों में से एक है: यदि दो तत्व एक दूसरे के साथ एक से अधिक यौगिक बनाते हैं, तो दूसरे तत्व के समान द्रव्यमान के अनुसार तत्वों में से एक का द्रव्यमान पूर्णांक के रूप में संबंधित होता है, आमतौर पर छोटे.

कीट। अणु भार

इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (SI) में, किसी पदार्थ की मात्रा की इकाई मोल होती है।

तिल- यह एक पदार्थ की मात्रा है जिसमें कई संरचनात्मक इकाइयाँ (अणु, परमाणु, आयन, इलेक्ट्रॉन, आदि) होते हैं, क्योंकि कार्बन समस्थानिक 12 C के 0.012 किलोग्राम में परमाणु होते हैं।

एक कार्बन परमाणु का द्रव्यमान (1.933 × 10 -26 किग्रा) जानने के बाद, आप 0.012 किग्रा कार्बन में N A परमाणुओं की संख्या की गणना कर सकते हैं।

एन ए \u003d 0.012 / 1.933 × 10 -26 \u003d 6.02 × 10 23 मोल -1

6.02 × 10 23 mol -1 कहलाता है निरंतर अवोगाद्रो(पदनाम N A , आयाम 1/mol या mol -1)। यह किसी भी पदार्थ के एक मोल में संरचनात्मक इकाइयों की संख्या को दर्शाता है।

अणु भार- किसी पदार्थ के द्रव्यमान और पदार्थ की मात्रा के अनुपात के बराबर मात्रा। इसमें kg/mol या g/mol की इकाई होती है। इसे आमतौर पर एम.

सामान्य तौर पर, किसी पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान, जिसे g/mol में व्यक्त किया जाता है, संख्यात्मक रूप से उस पदार्थ के सापेक्ष परमाणु (A) या सापेक्ष आणविक भार (M) के बराबर होता है। उदाहरण के लिए, C, Fe, O 2, H 2 O के सापेक्ष परमाणु और आणविक द्रव्यमान क्रमशः 12, 56, 32, 18 हैं, और उनके दाढ़ द्रव्यमान क्रमशः 12 g/mol, 56 g/mol, 32 g/ हैं। मोल, 18 ग्राम / मोल।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि किसी पदार्थ का द्रव्यमान और मात्रा अलग-अलग अवधारणाएं हैं। द्रव्यमान किलोग्राम (ग्राम) में व्यक्त किया जाता है, और पदार्थ की मात्रा मोल्स में व्यक्त की जाती है। किसी पदार्थ के द्रव्यमान (m, g), पदार्थ की मात्रा (ν, mol) और दाढ़ द्रव्यमान (M, g / mol) के बीच सरल संबंध होते हैं।

एम = एम; = एम / एम; एम = एम / ν।

इन सूत्रों का उपयोग करके, किसी पदार्थ की एक निश्चित मात्रा के द्रव्यमान की गणना करना, या किसी पदार्थ के मोल की संख्या को उसके ज्ञात द्रव्यमान में निर्धारित करना, या किसी पदार्थ के दाढ़ द्रव्यमान का पता लगाना आसान होता है।

सापेक्ष परमाणु और आणविक द्रव्यमान

रसायन विज्ञान में, पारंपरिक रूप से जनता के निरपेक्ष मूल्यों का उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन सापेक्ष। 1961 से, सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान की इकाई परमाणु द्रव्यमान इकाई (संक्षिप्त रूप में a.m.u.) रही है, जो कार्बन -12 परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 है, अर्थात कार्बन समस्थानिक 12 C।

सापेक्ष आणविक भार(एम आर) किसी पदार्थ के प्राकृतिक समस्थानिक संरचना के अणु के औसत द्रव्यमान के अनुपात के बराबर एक मान कहलाता है जो कार्बन परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 होता है 12 सी।

सापेक्ष आणविक भार संख्यात्मक रूप से अणु बनाने वाले सभी परमाणुओं के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के योग के बराबर होता है, और पदार्थ के सूत्र द्वारा आसानी से गणना की जाती है, उदाहरण के लिए, पदार्थ का सूत्र B x D y C z , तब

एम आर \u003d एक्सए बी + वाईए डी + जेडए सी।

आणविक भार का आयाम a.m.u. और संख्यात्मक रूप से दाढ़ द्रव्यमान (g/mol) के बराबर।

गैस कानून

गैस की स्थिति पूरी तरह से उसके तापमान, दबाव, आयतन, द्रव्यमान और दाढ़ द्रव्यमान की विशेषता होती है। इन मापदंडों से संबंधित कानून सभी गैसों के लिए बहुत करीब हैं, और बिल्कुल सटीक हैं आदर्श गैस , जिसका कणों के बीच कोई अंतःक्रिया नहीं है, और जिनके कण भौतिक बिंदु हैं।

गैसों के बीच प्रतिक्रियाओं का पहला मात्रात्मक अध्ययन फ्रांसीसी वैज्ञानिक गे-लुसाक का है। वह गैसों के ऊष्मीय प्रसार के नियमों और आयतन अनुपात के नियम के लेखक हैं। इन कानूनों को 1811 में इतालवी भौतिक विज्ञानी ए. अवोगाद्रो द्वारा समझाया गया था। अवोगाद्रो का नियम - रसायन विज्ञान के महत्वपूर्ण बुनियादी प्रावधानों में से एक, जिसमें कहा गया है कि " समान ताप और दाब पर ली गई विभिन्न गैसों के समान आयतन में अणुओं की संख्या समान होती है».

परिणामअवोगाद्रो के नियम से:

1) सबसे सरल परमाणुओं के अणु द्विपरमाणुक (H 2, O 2, आदि) होते हैं;

2) समान परिस्थितियों में विभिन्न गैसों के अणुओं की समान संख्या समान आयतन पर कब्जा कर लेती है।

3) सामान्य परिस्थितियों में, किसी भी गैस के एक मोल का आयतन 22.4 डीएम 3 (एल) के बराबर होता है।इस मात्रा को कहा जाता है गैस का दाढ़ आयतन(वी ओ) (सामान्य स्थिति - टी ओ \u003d 0 डिग्री सेल्सियस या

टी ओ \u003d 273 के, आर ओ \u003d 101325 पा \u003d 101.325 केपीए \u003d 760 मिमी। आर टी. कला। = 1 एटीएम)।

4) किसी भी पदार्थ के एक मोल और किसी भी तत्व के एक परमाणु में, स्थिति और एकत्रीकरण की स्थिति की परवाह किए बिना, अणुओं की संख्या समान होती है।ये है अवोगाद्रो की संख्या (अवोगाद्रो स्थिरांक) - अनुभवजन्य रूप से स्थापित है कि यह संख्या बराबर है

एन ए \u003d 6.02213 10 23 (अणु)।

इस प्रकार: गैसों के लिए 1 मोल - 22.4 डीएम 3 (एल) - 6.023 10 23 अणु - एम, जी / मोल;

पदार्थ के लिए 1 मोल - 6.023 10 23 अणु - एम, जी / मोल।

अवोगाद्रो के नियम के अनुसार: समान दबाव और समान तापमान पर, समान मात्रा में गैसों के द्रव्यमान (m) उनके दाढ़ द्रव्यमान (M) के रूप में संबंधित होते हैं

एम 1 / एम 2 \u003d एम 1 / एम 2 \u003d डी,

जहाँ D पहली गैस का दूसरे पर आपेक्षिक घनत्व है।

इसके अनुसार आर. बॉयल का नियम - ई. मैरियट , स्थिर तापमान पर, गैस के दिए गए द्रव्यमान द्वारा उत्पादित दबाव गैस के आयतन के व्युत्क्रमानुपाती होता है

पी ओ / पी 1 \u003d वी 1 / वी ओ या पीवी \u003d कास्ट।

इसका मतलब है कि जैसे-जैसे दबाव बढ़ता है, गैस का आयतन कम होता जाता है। यह कानून सबसे पहले 1662 में आर. बॉयल द्वारा तैयार किया गया था। चूंकि इसके निर्माण में फ्रांसीसी वैज्ञानिक ई. मारियट भी शामिल थे, इसलिए इंग्लैंड के अलावा अन्य देशों में इस कानून को दोहरा नाम कहा जाता है। यह एक विशेष मामला है आदर्श गैस कानून(एक काल्पनिक गैस का वर्णन करना, आदर्श रूप से गैसों के व्यवहार के सभी नियमों का पालन करना)।

द्वारा जे. गे-लुसाक का नियम : स्थिर दबाव पर, गैस का आयतन निरपेक्ष तापमान (T) के सीधे अनुपात में बदल जाता है

वी 1 / टी 1 \u003d वी ओ / टी ओ या वी / टी \u003d कास्ट।

गैस की मात्रा, दबाव और तापमान के बीच संबंध को बॉयल-मैरियोट और गे-लुसाक कानूनों को मिलाकर एक सामान्य समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है ( संयुक्त गैस कानून)

पीवी / टी \u003d पी वी के बारे में / टी के बारे में,

जहाँ P और V दिए गए तापमान T पर गैस का दबाव और आयतन हैं; पी ओ और वी ओ - सामान्य परिस्थितियों में दबाव और गैस की मात्रा (एन.ओ.)।

मेंडलीफ-क्लैपेरॉन समीकरण(राज्य का आदर्श गैस समीकरण) गैस के द्रव्यमान (एम, किग्रा), तापमान (टी, के), दबाव (पी, पा) और आयतन (वी, एम 3) के अनुपात को उसके दाढ़ द्रव्यमान (एम, किग्रा /) के साथ स्थापित करता है। मोल)

जहाँ R सार्वत्रिक गैस नियतांक के बराबर है 8,314 जे / (मोल के)। इसके अलावा, गैस स्थिरांक के दो और मान हैं: पी - मिमी एचजी, वी - सेमी 3 (एमएल), आर \u003d 62400 ;

पी - एटीएम, वी - डीएम 3 (एल), आर = 0.082.

आंशिक दबाव(अव्य. पक्षपात- आंशिक, अक्षांश से। पार्स- भाग) - गैस मिश्रण के एकल घटक का दबाव। गैस मिश्रण का कुल दबाव उसके घटकों के आंशिक दबावों का योग होता है।

एक तरल में घुली गैस का आंशिक दबाव उस गैस का आंशिक दबाव होता है जो समान तापमान पर तरल के साथ संतुलन में गैसिंग चरण में बनता है। गैस के आंशिक दबाव को गैस के अणुओं की थर्मोडायनामिक गतिविधि के रूप में मापा जाता है। गैसें हमेशा उच्च आंशिक दबाव वाले क्षेत्र से कम दबाव वाले क्षेत्र में प्रवाहित होंगी; और जितना बड़ा अंतर होगा, धारा उतनी ही तेज होगी। गैसें अपने आंशिक दबाव के अनुसार घुलती हैं, फैलती हैं और प्रतिक्रिया करती हैं और जरूरी नहीं कि गैस मिश्रण में सांद्रता पर निर्भर हों। आंशिक दबाव जोड़ने का नियम 1801 में जे. डाल्टन द्वारा तैयार किया गया था। साथ ही, आण्विक-गतिज सिद्धांत पर आधारित सही सैद्धांतिक औचित्य बहुत बाद में बनाया गया था। डाल्टन के नियम - दो भौतिक नियम जो 19वीं शताब्दी की शुरुआत में उनके द्वारा तैयार किए गए गैसों के मिश्रण के कुल दबाव और घुलनशीलता को निर्धारित करते हैं:

गैस मिश्रण के घटकों की घुलनशीलता का नियम: एक स्थिर तापमान पर, तरल के ऊपर गैस मिश्रण के प्रत्येक घटक के दिए गए तरल में घुलनशीलता उनके आंशिक दबाव के समानुपाती होती है

आदर्श गैसों के लिए डाल्टन के दोनों नियम कड़ाई से पूरे होते हैं। वास्तविक गैसों के लिए, ये नियम लागू होते हैं बशर्ते कि उनकी घुलनशीलता कम हो और उनका व्यवहार एक आदर्श गैस के करीब हो।

समकक्षों का नियम

किसी तत्व या पदार्थ की वह मात्रा जो हाइड्रोजन परमाणुओं के 1 मोल (1 ग्राम) के साथ परस्पर क्रिया करती है या रासायनिक प्रतिक्रियाओं में हाइड्रोजन की इस मात्रा को प्रतिस्थापित करती है, कहलाती है किसी दिए गए तत्व या पदार्थ के बराबर(इ)।

समतुल्य द्रव्यमान(एम ई, जी / एमओएल) एक पदार्थ के बराबर का द्रव्यमान है।

समतुल्य द्रव्यमान की गणना यौगिक की संरचना से की जा सकती है यदि दाढ़ द्रव्यमान (M) ज्ञात हो:

1) एम ई (तत्व): एम ई \u003d ए / बी,

जहाँ A तत्व का परमाणु द्रव्यमान है, B तत्व की संयोजकता है;

2) एम ई (ऑक्साइड) \u003d एम / 2 एन (ओ 2) \u003d एम ई (एलेम।) + एम ई (ओ 2) \u003d एम ई (एलेम।) + 8,

जहाँ n(O2) ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या है; एम ई (ओ 2) \u003d 8 ग्राम / मोल - ऑक्सीजन के बराबर द्रव्यमान;

3) एम ई (हाइड्रॉक्साइड) \u003d एम / एन (हे-) \u003d एम ई (एलेम।) + एम ई (ओएच -) \u003d एम ई (एलेम।) + 17,

जहाँ n (he-) OH समूहों की संख्या है - ; एम ई (ओएच -) = 17 ग्राम / मोल;

4) एम ई (एसिड) \u003d एम / एन (एन +) \u003d एम ई (एच +) + एम ई (एसिड। आराम।) \u003d 1 + एम ई (एसिड। आराम।),

जहाँ n (n+) H + आयनों की संख्या है; एम ई (एच +) \u003d 1 ग्राम / मोल; एम ई (एसिड। आराम।) - एसिड अवशेषों के बराबर द्रव्यमान;

5) एम ई (लवण) \u003d एम / एन मी वी मी \u003d एम ई (एलेम।) + एम ई (अम्लीय आराम।),

जहाँ n me धातु के परमाणुओं की संख्या है; मुझमें - धातु की संयोजकता।

गैसीय पदार्थों के आयतन के बारे में जानकारी वाली कुछ समस्याओं को हल करते समय, समतुल्य आयतन (V e) के मान का उपयोग करने की सलाह दी जाती है।

बराबर मात्रादी गई शर्तों के तहत कब्जा कर लिया मात्रा कहा जाता है

1 गैसीय पदार्थ के बराबर। तो हाइड्रोजन के लिए n.o. बराबर मात्रा 22.4 1/2 \u003d 11.2 डीएम 3, ऑक्सीजन के लिए - 5.6 डीएम 3 है।

समकक्षों के नियम के अनुसार: पदार्थों के द्रव्यमान (आयतन) एम 1 और एम 2 एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करने वाले उनके समकक्ष द्रव्यमान (आयतन) के समानुपाती होते हैं

एम 1 / एम ई 1 \u003d एम 2 / एम ई 2।

यदि पदार्थों में से एक गैसीय अवस्था में है, तो

एम / एम ई \u003d वी के बारे में / वी ई।

यदि दोनों पदार्थ गैसीय अवस्था में हों

वी ओ 1 / वी ई 1 \u003d वी ओ 2 / वी ई 2।

आवधिक कानून और

परमाणु की संरचना

आवधिक कानून और तत्वों की आवधिक प्रणाली ने परमाणु की संरचना में अनुसंधान के लिए एक शक्तिशाली प्रोत्साहन के रूप में कार्य किया, जिसने ब्रह्मांड के नियमों की समझ को बदल दिया और परमाणु ऊर्जा का उपयोग करने के विचार के व्यावहारिक कार्यान्वयन को जन्म दिया।

जब तक आवधिक कानून की खोज की गई, तब तक अणुओं और परमाणुओं के बारे में विचारों की पुष्टि होनी शुरू हो गई थी। इसके अलावा, परमाणु को न केवल सबसे छोटा माना जाता था, बल्कि एक प्राथमिक (अर्थात अविभाज्य) कण भी माना जाता था। परमाणु की संरचना की जटिलता का प्रत्यक्ष प्रमाण कुछ तत्वों के परमाणुओं के स्वतःस्फूर्त क्षय की खोज थी, जिसे कहा जाता है रेडियोधर्मिता. 1896 में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी ए. बेकरेल ने पाया कि यूरेनियम युक्त सामग्री अंधेरे में एक फोटोग्राफिक प्लेट को प्रकाश में लाती है, गैस को आयनित करती है, और फ्लोरोसेंट पदार्थों की चमक का कारण बनती है। बाद में यह पता चला कि न केवल यूरेनियम में यह क्षमता है। पी. क्यूरी और मारिया स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी ने दो नए रेडियोधर्मी तत्वों की खोज की: पोलोनियम और रेडियम।

1891 में डब्ल्यू. क्रुक्स और जे. स्टोनी द्वारा खोजी गई कैथोड किरणों ने कॉल करने का प्रस्ताव रखा इलेक्ट्रॉनों- बिजली के प्राथमिक कणों के रूप में। जे। थॉमसन ने 1897 में, इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह का अध्ययन करते हुए, इसे विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों से गुजरते हुए, ई / एम के मूल्य की स्थापना की - इसके द्रव्यमान के लिए इलेक्ट्रॉन आवेश का अनुपात, जिसने 1909 में वैज्ञानिक आर। मिलिकेन को स्थापित करने के लिए प्रेरित किया। इलेक्ट्रॉन आवेश का मान q = 4.8∙10 -10 इलेक्ट्रोस्टैटिक इकाइयाँ, या 1.602∙10 -19 C (कूलम्ब), और, तदनुसार, इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान के लिए -

9.11∙10 -31 किग्रा। परंपरागत रूप से, एक इलेक्ट्रॉन के आवेश को ऋणात्मक विद्युत आवेश की एक इकाई के रूप में मानें और इसे एक मान (-1) निर्दिष्ट करें। ए.जी. स्टोलेटोव ने साबित किया कि इलेक्ट्रॉन प्रकृति में पाए जाने वाले सभी परमाणुओं का हिस्सा हैं। परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं, जिसका अर्थ है कि उनके पास आमतौर पर कोई विद्युत आवेश नहीं होता है। और इसका मतलब है कि इलेक्ट्रॉनों के अलावा परमाणुओं की संरचना में सकारात्मक कण शामिल होने चाहिए।

थॉमसन और रदरफोर्ड मॉडल

परमाणु की संरचना के बारे में एक परिकल्पना 1903 में जे.जे. थॉमसन। उनका मानना ​​​​था कि परमाणु में एक सकारात्मक चार्ज होता है, जो समान रूप से परमाणु के पूरे आयतन में वितरित होता है, और इलेक्ट्रॉन इस चार्ज के अंदर दोलन करते हैं, जैसे "तरबूज" या "किशमिश का हलवा" में बीज। थॉमसन की परिकल्पना का परीक्षण करने और 1909-1911 में परमाणु की आंतरिक संरचना को अधिक सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए। ई. रदरफोर्ड ने जी. गीजर (बाद में प्रसिद्ध गीजर काउंटर के आविष्कारक) और छात्रों के साथ मिलकर मूल प्रयोग स्थापित किए।

अर्नेस्ट रदरफोर्ड (1871 - 1937)

एक पतली धातु की शीट की सतह पर ए-कणों के बीम को केंद्रित करते हुए, उन्होंने देखा कि क्या होता है जब ये ए-कण उच्च गति से उड़ते हुए धातु की पन्नी के माध्यम से शूट करते हैं। प्रयोग के परिणामों के आधार पर, यह प्रस्तावित किया गया था परमाणु का परमाणु मॉडल, जिसके अनुसार परमाणु का अधिकांश द्रव्यमान केंद्र (नाभिक) में केंद्रित होता है, और परमाणु के बाहरी भाग, यानी परमाणु के अधिकांश स्थान पर इलेक्ट्रॉनों का कब्जा होता है। ई. रदरफोर्ड द्वारा परमाणु के परमाणु मॉडल को भी कहा जाता है ग्रह मॉडल, जैसा कि यह हमारे सौर मंडल से मिलता जुलता है, जहां ग्रह सूर्य के चारों ओर चक्कर लगाते हैं। एक परमाणु में एक धनात्मक आवेशित नाभिक और उसके चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं।

परमाणु की संरचना का ग्रहीय मॉडल

परमाणु की संरचना के ग्रहीय मॉडल का सार निम्नलिखित कथनों में देखा जा सकता है:

1. परमाणु के केंद्र में एक धनात्मक आवेशित नाभिक होता है, जो परमाणु के अंदर के स्थान का एक नगण्य भाग घेरता है;

2. एक परमाणु का संपूर्ण धनात्मक आवेश और लगभग पूरा द्रव्यमान उसके नाभिक में केंद्रित होता है (इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान 1/1823 a.m.u. है);

3. इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर चक्कर लगाते हैं। इनकी संख्या नाभिक के धनात्मक आवेश के बराबर होती है।

यह मॉडल कई प्रयोगात्मक डेटा को समझाने के लिए बहुत ही उदाहरण और उपयोगी साबित हुआ, लेकिन इसने तुरंत अपनी कमियों को प्रकट कर दिया। विशेष रूप से, एक इलेक्ट्रॉन, नाभिक के चारों ओर त्वरण के साथ घूम रहा है (उस पर एक अभिकेंद्र बल कार्य करता है), विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के अनुसार, लगातार ऊर्जा विकीर्ण करना चाहिए। यह इस तथ्य की ओर ले जाएगा कि इलेक्ट्रॉन को एक सर्पिल में नाभिक के चारों ओर घूमना होगा और अंत में, इसमें गिरना होगा। इस बात का कोई सबूत नहीं था कि परमाणु लगातार गायब हो जाते हैं, इसलिए यह इस प्रकार है कि ई। रदरफोर्ड का मॉडल कुछ गलत है।

मोसले का नियम

1895 में एक्स-रे की खोज की गई और बाद के वर्षों में गहन अध्ययन किया गया, प्रायोगिक उद्देश्यों के लिए उनका उपयोग शुरू हुआ: वे क्रिस्टल की आंतरिक संरचना, रासायनिक तत्वों की क्रम संख्या निर्धारित करने के लिए अपरिहार्य हैं। जी. मोसले ने एक्स-रे का उपयोग करके परमाणु नाभिक के आवेश को मापने में कामयाबी हासिल की। यह नाभिक के प्रभारी है कि विभिन्न तत्वों के परमाणु नाभिक के बीच मुख्य अंतर निहित है। जी. मोसले ने परमाणु आवेश को कहा है तत्व संख्या. यूनिट पॉजिटिव चार्ज को बाद में कहा गया प्रोटान(1 1 पी)।

एक्स-रे विकिरण परमाणु की संरचना पर निर्भर करता है और व्यक्त किया जाता है मोसले कानून: तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रमों के वर्गमूल तत्वों की क्रमिक संख्याओं पर रैखिक रूप से निर्भर होते हैं। मोसले के नियम की गणितीय अभिव्यक्ति: , जहां एल एक्स-रे स्पेक्ट्रम में अधिकतम शिखर की तरंग दैर्ध्य है; ए और बी स्थिरांक हैं जो किसी दिए गए एक्स-रे श्रृंखला की समान रेखाओं के लिए समान हैं।

क्रमांक(Z) नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या है। लेकिन केवल 1920 तक नाम " प्रोटोनऔर इसके गुणों का अध्ययन किया। एक प्रोटॉन का आवेश परिमाण में बराबर होता है और एक इलेक्ट्रॉन के आवेश के संकेत के विपरीत होता है, अर्थात 1.602 × 10 -19 C, और सशर्त (+1), एक प्रोटॉन का द्रव्यमान 1.67 × 10 -27 किग्रा होता है, जो एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से लगभग 1836 गुना अधिक है। इस प्रकार, एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन से युक्त हाइड्रोजन परमाणु का द्रव्यमान व्यावहारिक रूप से एक प्रोटॉन के द्रव्यमान के साथ मेल खाता है, जिसे 1 1 p से दर्शाया जाता है।

सभी तत्वों के लिए, परमाणु का द्रव्यमान उनकी संरचना बनाने वाले इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के द्रव्यमान के योग से अधिक होता है। इन मूल्यों के बीच का अंतर एक अन्य प्रकार के कणों के परमाणुओं में उपस्थिति के कारण उत्पन्न होता है, जिन्हें कहा जाता है न्यूट्रॉन(1 के बारे में n), जिनकी खोज 1932 में ही अंग्रेजी वैज्ञानिक डी. चाडविक ने की थी। न्यूट्रॉन द्रव्यमान में लगभग प्रोटॉन के बराबर होते हैं लेकिन इनमें कोई विद्युत आवेश नहीं होता है। किसी परमाणु के नाभिक में निहित प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या के योग को कहते हैं परमाणु की द्रव्यमान संख्या. प्रोटॉन की संख्या तत्व की परमाणु संख्या के बराबर होती है, न्यूट्रॉन की संख्या द्रव्यमान संख्या (परमाणु द्रव्यमान) और तत्व की परमाणु संख्या के बीच के अंतर के बराबर होती है। किसी दिए गए तत्व के सभी परमाणुओं के नाभिक में समान आवेश होता है, अर्थात उनमें समान संख्या में प्रोटॉन होते हैं, और न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न हो सकती है। परमाणु जिनका परमाणु आवेश समान होता है, और इसलिए समान गुण होते हैं, लेकिन न्यूट्रॉन की एक अलग संख्या होती है, और परिणामस्वरूप, अलग-अलग द्रव्यमान संख्याएँ कहलाती हैं समस्थानिक ("आइसो" - बराबर, "टोपोस" - जगह ). प्रत्येक समस्थानिक को दो मानों की विशेषता होती है: एक द्रव्यमान संख्या (तत्व के रासायनिक चिह्न के ऊपर बाईं ओर दिखाया गया है) और एक क्रमिक संख्या (तत्व के रासायनिक चिह्न के बाईं ओर नीचे दिखाया गया है)। उदाहरण के लिए, 12 की द्रव्यमान संख्या वाला कार्बन समस्थानिक इस प्रकार लिखा जाता है: 12 6 C या 12 C, या शब्द: "कार्बन-12"। समस्थानिक सभी रासायनिक तत्वों के लिए जाने जाते हैं। तो, ऑक्सीजन के समस्थानिक हैं जिनकी द्रव्यमान संख्या 16, 17, 18: 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O है। पोटेशियम समस्थानिक: 39 19 K, 40 19 K, 41 19 K। यह समस्थानिकों की उपस्थिति है जो उन्हें समझाते हैं क्रमपरिवर्तन कि डीआई में अपना समय बनाया मेंडेलीव। ध्यान दें कि उन्होंने ऐसा केवल पदार्थों के गुणों के आधार पर किया, क्योंकि परमाणुओं की संरचना अभी तक ज्ञात नहीं थी। आधुनिक विज्ञान ने महान रूसी वैज्ञानिक की सत्यता की पुष्टि की है। तो, प्राकृतिक पोटेशियम मुख्य रूप से इसके प्रकाश समस्थानिकों के परमाणुओं द्वारा, और आर्गन - भारी लोगों द्वारा निर्मित होता है। इसलिए, पोटेशियम का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान आर्गन की तुलना में कम है, हालांकि पोटेशियम की क्रम संख्या (नाभिक आवेश) अधिक है।

किसी तत्व का परमाणु द्रव्यमान उसके सभी प्राकृतिक समस्थानिकों के औसत मूल्य के बराबर होता है, उनकी प्रचुरता को ध्यान में रखते हुए। इसलिए, उदाहरण के लिए, प्राकृतिक क्लोरीन में एक समस्थानिक का 75.4% होता है जिसकी द्रव्यमान संख्या 35 होती है और एक समस्थानिक का 24.6% 37 की द्रव्यमान संख्या के साथ होता है; क्लोरीन का औसत परमाणु द्रव्यमान 35.453 है। आवर्त प्रणाली में दिए गए तत्वों के परमाणु द्रव्यमान

डि मेंडलीफ के अनुसार, समस्थानिकों के प्राकृतिक मिश्रणों की औसत द्रव्यमान संख्या होती है। यह एक कारण है कि वे पूर्णांक मानों से भिन्न क्यों हैं।

स्थिर और अस्थिर समस्थानिक. सभी आइसोटोप में विभाजित हैं: स्थिर और रेडियोधर्मी. स्थिर आइसोटोप रेडियोधर्मी क्षय से नहीं गुजरते हैं, यही वजह है कि उन्हें प्राकृतिक परिस्थितियों में संरक्षित किया जाता है। स्थिर समस्थानिकों के उदाहरण 16 O, 12 C, 19 F हैं। अधिकांश प्राकृतिक तत्वों में दो या अधिक स्थिर समस्थानिकों का मिश्रण होता है। सभी तत्वों में से, टिन में सबसे अधिक संख्या में स्थिर समस्थानिक (10 समस्थानिक) हैं। दुर्लभ मामलों में, जैसे एल्यूमीनियम या फ्लोरीन, प्रकृति में केवल एक स्थिर आइसोटोप होता है, और शेष आइसोटोप अस्थिर होते हैं।

रेडियोधर्मी समस्थानिकों को उप-विभाजित किया जाता है, बदले में, प्राकृतिक और कृत्रिम में, जो दोनों अनायास क्षय हो जाते हैं, जबकि एक स्थिर आइसोटोप बनने तक α- या β-कण उत्सर्जित करते हैं। सभी समस्थानिकों के रासायनिक गुण मूल रूप से समान होते हैं।

आइसोटोप का व्यापक रूप से चिकित्सा और वैज्ञानिक अनुसंधान में उपयोग किया जाता है। आयनकारी विकिरण जीवित ऊतक को नष्ट कर सकता है। घातक ट्यूमर के ऊतक स्वस्थ ऊतकों की तुलना में विकिरण के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। इससे कैंसर का इलाज संभव हो जाता है -विकिरण (विकिरण चिकित्सा), जो आमतौर पर रेडियोधर्मी आइसोटोप कोबाल्ट -60 का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। विकिरण को ट्यूमर से प्रभावित रोगी के शरीर के क्षेत्र में निर्देशित किया जाता है, उपचार सत्र आमतौर पर कई मिनट तक रहता है और कई हफ्तों तक दोहराया जाता है। सत्र के दौरान, स्वस्थ ऊतकों के विनाश को रोकने के लिए रोगी के शरीर के अन्य सभी हिस्सों को विकिरण-अभेद्य सामग्री से सावधानीपूर्वक कवर किया जाना चाहिए।

विधि में लेबल वाले परमाणुरेडियोधर्मी समस्थानिकों का उपयोग शरीर में किसी तत्व के "मार्ग" का पता लगाने के लिए किया जाता है। तो, एक रोगग्रस्त थायरॉयड ग्रंथि वाले रोगी को रेडियोधर्मी आयोडीन -131 की तैयारी के साथ इंजेक्शन लगाया जाता है, जो डॉक्टर को रोगी के शरीर के माध्यम से आयोडीन के पारित होने की निगरानी करने की अनुमति देता है। क्योंकि आधा जीवन

आयोडीन-131 केवल 8 दिनों का होता है, तो इसकी रेडियोधर्मिता तेजी से घट जाती है।

अमेरिकी भौतिक रसायनज्ञ डब्ल्यू. लिब्बी द्वारा विकसित रेडियोकार्बन विधि (जियोक्रोनोलॉजी) के आधार पर कार्बनिक मूल की वस्तुओं की आयु निर्धारित करने के लिए रेडियोधर्मी कार्बन -14 का उपयोग विशेष रुचि है। इस पद्धति को 1960 में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। अपनी विधि विकसित करते समय, डब्ल्यू लिब्बी ने रेडियोधर्मी आइसोटोप कार्बन -14 (कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) के रूप में) के ऊपरी परतों में बनने के प्रसिद्ध तथ्य का उपयोग किया। कॉस्मिक किरणों का हिस्सा न्यूट्रॉन द्वारा नाइट्रोजन परमाणुओं की बमबारी के दौरान पृथ्वी का वातावरण

14 7 एन + 1 0 एन → 14 6 सी + 1 1 पी

रेडियोधर्मी कार्बन-14 बदले में क्षय होता है, β-कण उत्सर्जित करता है और वापस नाइट्रोजन में बदल जाता है

14 6 सी → 14 7 एन + 0 -1 β

विभिन्न तत्वों के परमाणु जिनकी द्रव्यमान संख्या (परमाणु द्रव्यमान) समान होती है, कहलाते हैं आइसोबार।आवधिक प्रणाली में साथआइसोबार के 59 जोड़े और 6 ट्रिपल हैं। उदाहरण के लिए, 40 18 एआर 40 19 के 40 20 सीए।

विभिन्न तत्वों के परमाणु जिनमें न्यूट्रॉनों की संख्या समान होती है, कहलाते हैं आइसोटोन्स. उदाहरण के लिए, 136 Ba और 138 Xe - उनके पास एक परमाणु के नाभिक में 82 न्यूट्रॉन होते हैं।

आवधिक कानून और

सहसंयोजक बंधन

1907 में एन.ए. मोरोज़ोव और बाद में 1916-1918 में। अमेरिकी जे. लुईस और आई. लैंगमुइर ने शिक्षा की अवधारणा पेश की एक सामान्य इलेक्ट्रॉन जोड़ी द्वारा रासायनिक बंधनऔर सुझाव दिया कि संयोजकता इलेक्ट्रॉनों को बिंदुओं द्वारा निरूपित किया जाए

दो परस्पर क्रिया करने वाले परमाणुओं से संबंधित इलेक्ट्रॉनों द्वारा बनने वाले बंधन को कहा जाता है सहसंयोजक. मोरोज़ोव-लुईस-लैंगमुइर के अनुसार:

1) जब परमाणु उनके बीच परस्पर क्रिया करते हैं, तो साझा - सामान्य - इलेक्ट्रॉन जोड़े बनते हैं जो दोनों परमाणुओं से संबंधित होते हैं;

2) आम इलेक्ट्रॉन जोड़े के कारण, अणु में प्रत्येक परमाणु बाहरी ऊर्जा स्तर पर आठ इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है, एस 2 पी 6;

3) एस 2 पी 6 विन्यास एक अक्रिय गैस का एक स्थिर विन्यास है, और रासायनिक बातचीत की प्रक्रिया में प्रत्येक परमाणु उस तक पहुंच जाता है;

4) आम इलेक्ट्रॉन जोड़े की संख्या अणु में तत्व के सहसंयोजक को निर्धारित करती है और परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है, आठ तक गायब;

5) एक मुक्त परमाणु की संयोजकता अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या से निर्धारित होती है।

रासायनिक बंधों का चित्रण विभिन्न तरीकों से किया जाता है:

1) तत्व के रासायनिक चिन्ह पर स्थित बिन्दुओं के रूप में इलेक्ट्रॉनों की सहायता से। तब योजना द्वारा हाइड्रोजन अणु का निर्माण दिखाया जा सकता है

एच × + एच × ® एच: एच;

2) एक आणविक क्वांटम सेल में विपरीत स्पिन वाले दो इलेक्ट्रॉनों की नियुक्ति के रूप में क्वांटम कोशिकाओं (ऑर्बिटल्स) का उपयोग करना

लेआउट आरेख से पता चलता है कि आणविक ऊर्जा का स्तर प्रारंभिक परमाणु स्तरों से कम है, जिसका अर्थ है कि किसी पदार्थ की आणविक अवस्था परमाणु अवस्था से अधिक स्थिर होती है;

3) अक्सर, विशेष रूप से कार्बनिक रसायन विज्ञान में, एक सहसंयोजक बंधन को डैश (उदाहरण के लिए, एच-एच) द्वारा दर्शाया जाता है, जो इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी का प्रतीक है।

क्लोरीन अणु में एक सहसंयोजक बंधन भी दो सामान्य इलेक्ट्रॉनों, या एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी का उपयोग करके किया जाता है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, प्रत्येक क्लोरीन परमाणु में तीन एकाकी युग्म और एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है। रासायनिक बंधन का निर्माण प्रत्येक परमाणु के अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के कारण होता है। अयुग्मित इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉनों के एक सामान्य जोड़े में बंधते हैं, जिसे भी कहा जाता है एक साझा जोड़ी.

वैलेंस बांड विधि

हाइड्रोजन अणु के उदाहरण का उपयोग करते हुए एक रासायनिक बंधन के गठन के तंत्र के बारे में विचार अन्य अणुओं पर भी लागू होते हैं। इस आधार पर निर्मित रासायनिक बंधन के सिद्धांत को कहा जाता था वैलेंस बांड विधि (एमवीएस). बुनियादी प्रावधान:

1) एक सहसंयोजक बंधन विपरीत निर्देशित स्पिन के साथ दो इलेक्ट्रॉन बादलों के ओवरलैप के परिणामस्वरूप बनता है, और गठित सामान्य इलेक्ट्रॉन बादल दो परमाणुओं से संबंधित होता है;

2) सहसंयोजक बंधन जितना मजबूत होता है, उतने ही अधिक परस्पर क्रिया करने वाले इलेक्ट्रॉन बादल ओवरलैप होते हैं। इलेक्ट्रॉन बादलों के ओवरलैप की डिग्री उनके आकार और घनत्व पर निर्भर करती है;

3) एक अणु का निर्माण इलेक्ट्रॉन बादलों के संपीड़न और परमाणुओं के आकार की तुलना में अणु के आकार में कमी के साथ होता है;

4) बाहरी ऊर्जा स्तर के s- और p-इलेक्ट्रॉन और पूर्व-बाह्य ऊर्जा स्तर के d-इलेक्ट्रॉन बंधन के निर्माण में भाग लेते हैं।

सिग्मा (एस) और पीआई (पी) बांड

क्लोरीन अणु में, इसके प्रत्येक परमाणु में आठ इलेक्ट्रॉनों s 2 p 6 का एक पूर्ण बाहरी स्तर होता है, और उनमें से दो (एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी) समान रूप से दोनों परमाणुओं से संबंधित होते हैं। अणु के निर्माण के दौरान इलेक्ट्रॉन बादलों का ओवरलैप चित्र में दिखाया गया है।

क्लोरीन सीएल 2 (ए) और हाइड्रोजन क्लोराइड एचसीएल (बी) के अणुओं में एक रासायनिक बंधन के गठन की योजना

एक रासायनिक बंधन जिसके लिए परमाणु नाभिक को जोड़ने वाली रेखा बंधन इलेक्ट्रॉन बादल की समरूपता अक्ष कहलाती है सिग्मा (σ)-बॉन्ड. यह तब होता है जब परमाणु कक्षाओं का "ललाट" अतिव्यापी होता है। एच 2 अणु में अतिव्यापी एस-एस-ऑर्बिटल्स के साथ बांड; Cl2 अणु में p-p कक्षक और HCl अणु में s-p कक्षक सिग्मा आबंध हैं। परमाणु कक्षाओं के संभावित "पार्श्व" अतिव्यापी। पी-इलेक्ट्रॉन बादलों को ओवरलैप करते समय बंधन अक्ष के लंबवत उन्मुख होते हैं, यानी। y- और z-अक्ष के साथ, इस अक्ष के दोनों किनारों पर स्थित ओवरलैप के दो क्षेत्र बनते हैं। इस सहसंयोजक बंधन को कहा जाता है पीआई(पी)-बॉन्ड. आबंध के निर्माण के दौरान इलेक्ट्रॉन बादलों का अतिव्यापन कम होता है। इसके अलावा, अतिव्यापन के क्षेत्र -आबंध के निर्माण की तुलना में नाभिक से अधिक दूर स्थित होते हैं। इन कारणों से -बंध -बंध से कम प्रबल होता है। इसलिए, एक दोहरे बंधन की ऊर्जा एक एकल बंधन की ऊर्जा के दोगुने से कम होती है, जो हमेशा एक बंधन होता है। इसके अलावा, -बंध में अक्षीय, बेलनाकार समरूपता होती है और यह परमाणु नाभिक को जोड़ने वाली रेखा के चारों ओर क्रांति का एक पिंड है। इसके विपरीत -बंध में बेलनाकार सममिति नहीं होती है।

एक एकल बंधन हमेशा एक शुद्ध या संकर बंधन होता है। एक दोहरे बंधन में एक σ- और एक -बंध एक दूसरे के लंबवत स्थित होते हैं। -बंध -बंध से अधिक मजबूत होता है। कई बंधों वाले यौगिकों में, हमेशा एक -बंध और एक या दो -बंध होते हैं।

दाता-स्वीकर्ता बंधन

सहसंयोजक बंधन के निर्माण के लिए एक अन्य तंत्र भी संभव है - एक दाता-स्वीकर्ता एक। इस मामले में, रासायनिक बंधन एक परमाणु के दो-इलेक्ट्रॉन बादल और दूसरे परमाणु के मुक्त कक्षीय के कारण उत्पन्न होता है। एक उदाहरण के रूप में, अमोनियम आयन (NH 4 +) के निर्माण की क्रियाविधि पर विचार करें। अमोनिया अणु में, नाइट्रोजन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी होती है (दो-इलेक्ट्रॉन बादल)

हाइड्रोजन आयन में एक मुक्त (भरा नहीं) 1s-कक्षक है, जिसे + के रूप में दर्शाया जा सकता है (यहाँ वर्ग का अर्थ एक सेल है)। जब एक अमोनियम आयन बनता है, तो नाइट्रोजन का दो-इलेक्ट्रॉन बादल नाइट्रोजन और हाइड्रोजन परमाणुओं के लिए सामान्य हो जाता है, अर्थात यह आणविक इलेक्ट्रॉन बादल में बदल जाता है। तो, चौथा सहसंयोजक बंधन है। अमोनियम आयन के निर्माण की प्रक्रिया को योजना द्वारा दर्शाया जा सकता है

हाइड्रोजन आयन का आवेश सामान्य हो जाता है (यह निरूपित होता है, अर्थात सभी परमाणुओं के बीच फैला हुआ होता है), और नाइट्रोजन से संबंधित दो-इलेक्ट्रॉन बादल (अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म) H + के साथ सामान्य हो जाता है। आरेखों में, सेल की छवि को अक्सर छोड़ दिया जाता है।

एक परमाणु जो एक अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म प्रदान करता है, कहलाता है दाता , और वह परमाणु जो इसे स्वीकार करता है (अर्थात एक मुक्त कक्षीय प्रदान करता है) कहलाता है हुंडी सकारनेवाला .

एक परमाणु (दाता) के दो-इलेक्ट्रॉन बादल और दूसरे परमाणु (स्वीकर्ता) के मुक्त कक्षीय के कारण सहसंयोजक बंधन के गठन की क्रिया को दाता-स्वीकर्ता कहा जाता है। इस तरह से बनने वाले सहसंयोजक बंधन को दाता-स्वीकर्ता या समन्वय बंधन कहा जाता है।

हालाँकि, यह एक विशेष प्रकार का बंधन नहीं है, बल्कि सहसंयोजक बंधन के निर्माण के लिए केवल एक अलग तंत्र (विधि) है। अमोनियम आयन में एनएच क्वार्टर बॉन्ड के गुण अन्य तीन से अलग नहीं हैं।

अधिकांश भाग के लिए, दाता अणु होते हैं जिनमें एन, ओ, एफ, सीएल परमाणु होते हैं जो अन्य तत्वों के परमाणुओं से बंधे होते हैं। एक स्वीकर्ता खाली इलेक्ट्रॉनिक स्तरों वाला एक कण हो सकता है, उदाहरण के लिए, डी-तत्वों के परमाणु जिनके पास डी-सबलेवल नहीं हैं।

एक सहसंयोजक बंधन के गुण

लिंक की लंबाईअंतर-परमाणु दूरी है। एक रासायनिक बंधन जितना मजबूत होता है उसकी लंबाई उतनी ही कम होती है। अणुओं में बंधन की लंबाई है: एचसी 3-सीएच 3 1.54 ; एच 2 सी \u003d सीएच 2

1,33 ; एचसी (एसएन 1.20) सिंगल बॉन्ड के संदर्भ में, ये मान बढ़ते हैं, कई बॉन्ड वाले यौगिकों की प्रतिक्रियाशीलता बढ़ जाती है। बंधन शक्ति का माप बंधन ऊर्जा है।

बंधन ऊर्जाबंधन को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा से निर्धारित होता है। यह आमतौर पर किसी पदार्थ के प्रति मोल किलोजूल में मापा जाता है। जैसे-जैसे बॉन्ड की बहुलता बढ़ती है, बॉन्ड एनर्जी बढ़ती है और इसकी लंबाई घटती जाती है। यौगिकों में बंध ऊर्जा (अल्केन्स, एल्केन्स, एल्काइन्स): С-С 344 kJ/mol; सी = सी 615 केजे/मोल; С≡С 812 kJ/mol. अर्थात्, दोहरे बंधन की ऊर्जा एकल बंधन की ऊर्जा के दोगुने से कम होती है, और ट्रिपल बांड की ऊर्जा एकल बंधन की ऊर्जा से तीन गुना कम होती है, इसलिए हाइड्रोकार्बन के इस समूह से एल्काइन अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं।

नीचे बहुतायत सीमित संख्या में सहसंयोजक बंध बनाने की परमाणुओं की क्षमता को समझ सकेंगे। उदाहरण के लिए, एक हाइड्रोजन परमाणु (एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन) एक बंधन बनाता है, एक कार्बन परमाणु (उत्तेजित अवस्था में चार अयुग्मित इलेक्ट्रॉन) - चार से अधिक बंधन नहीं। बांडों की संतृप्ति के कारण, अणुओं की एक निश्चित संरचना होती है: एच 2, सीएच 4, एचसीएल, आदि। हालांकि, संतृप्त सहसंयोजक बंधों के साथ भी, दाता-स्वीकर्ता तंत्र के अनुसार अधिक जटिल अणु बन सकते हैं।

अभिविन्याससहसंयोजक बंधन अणुओं की स्थानिक संरचना, यानी उनके आकार को निर्धारित करता है। आइए हम एचसीएल, एच 2 ओ, एनएच 3 अणुओं के गठन के उदाहरण का उपयोग करके इस पर विचार करें।

एमवीएस के अनुसार, परस्पर क्रिया करने वाले परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स के अधिकतम ओवरलैप की दिशा में एक सहसंयोजक बंधन होता है। जब एक HCl अणु बनता है, तो हाइड्रोजन परमाणु का s-कक्षक क्लोरीन परमाणु के p-कक्षक के साथ अतिव्यापन करता है। इस प्रकार के अणुओं का एक रेखीय आकार होता है।

ऑक्सीजन परमाणु के बाहरी स्तर में दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं। उनके कक्षक परस्पर लंबवत हैं, अर्थात्। एक दूसरे के सापेक्ष 90 o के कोण पर स्थित है। जब पानी का अणु बनता है

परमाणु द्रव्यमान की अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्राकृतिक कार्बन के मुख्य समस्थानिक 12C समस्थानिक के द्रव्यमान के 1/12 के बराबर है।

1 एमु = 1/12 मीटर (12C) = 1.66057 10-24 g

सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (Ar) एक आयामहीन मात्रा है जो एक तत्व परमाणु के औसत द्रव्यमान (प्रकृति में आइसोटोप के प्रतिशत को ध्यान में रखते हुए) के अनुपात के बराबर है और 12C परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 है।

एक परमाणु का औसत निरपेक्ष द्रव्यमान (m) अमू के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान गुणा के बराबर होता है।

(एमजी) = 24.312 1.66057 10-24 = 4.037 10-23 ग्राम

सापेक्ष आणविक भार (Mr) एक आयाम रहित मान है जो दर्शाता है कि किसी दिए गए पदार्थ के अणु का द्रव्यमान 12C कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से कितनी गुना अधिक है।

मिलीग्राम = मिलीग्राम / (1/12 मा(12सी))

श्रीमान दिए गए पदार्थ के अणु का द्रव्यमान है;

ma(12C) कार्बन परमाणु 12C का द्रव्यमान है।

एमजी = एजी (ई)। किसी पदार्थ का सापेक्ष आणविक द्रव्यमान सूचकांकों को ध्यान में रखते हुए सभी तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के योग के बराबर होता है।

Mg (B2O3) \u003d 2 Ar (B) + 3 Ar (O) \u003d 2 11 + 3 16 \u003d 70

Mg(KAl(SO4)2) = 1 Ar(K) + 1 Ar(Al) + 1 2 Ar(S) + 2 4 Ar(O) =

1 39 + 1 27 + 1 2 32 + 2 4 16 = 258

एक अणु का निरपेक्ष द्रव्यमान सापेक्ष आणविक द्रव्यमान के समय के बराबर होता है। पदार्थों के साधारण नमूनों में परमाणुओं और अणुओं की संख्या बहुत बड़ी होती है, इसलिए, किसी पदार्थ की मात्रा को चिह्नित करते समय, माप की एक विशेष इकाई का उपयोग किया जाता है - मोल।

पदार्थ की मात्रा, मोल। मतलब संरचनात्मक तत्वों की एक निश्चित संख्या (अणु, परमाणु, आयन)। निरूपित , mol में मापा जाता है। मोल किसी पदार्थ की वह मात्रा है जिसमें उतने ही कण होते हैं जितने कि 12 ग्राम कार्बन में परमाणु होते हैं। अवोगाद्रो डिक्वारेग्ना नंबर (एनए)। किसी भी पदार्थ के 1 mol में कणों की संख्या समान होती है और 6.02 1023 के बराबर होती है। (अवोगाद्रो स्थिरांक का आयाम - mol-1 होता है)।

6.4 ग्राम सल्फर में कितने अणु होते हैं? सल्फर का आणविक भार 32 ग्राम / मोल है। हम 6.4 ग्राम सल्फर में किसी पदार्थ के g / mol की मात्रा निर्धारित करते हैं:

(s) = m(s) / M(s) = 6.4g / 32 g/mol = 0.2 mol

आइए हम अवोगैड्रो स्थिरांक NA . का उपयोग करके संरचनात्मक इकाइयों (अणुओं) की संख्या निर्धारित करें

एन (एस) = (एस) एनए = 0.2 6.02 1023 = 1.2 1023

मोलर द्रव्यमान किसी पदार्थ के 1 मोल (M द्वारा निरूपित) के द्रव्यमान को इंगित करता है।

किसी पदार्थ का मोलर द्रव्यमान पदार्थ के द्रव्यमान और पदार्थ की संगत मात्रा के अनुपात के बराबर होता है।

किसी पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान संख्यात्मक रूप से उसके सापेक्ष आणविक द्रव्यमान के बराबर होता है, हालाँकि, पहले मान का आयाम g / mol होता है, और दूसरा आयाम रहित होता है।

एम = एनए एम (1 अणु) = एनए एमजी 1 एम.यू. = (NA 1 amu) Mg = Mg

इसका मतलब यह है कि यदि एक निश्चित अणु का द्रव्यमान है, उदाहरण के लिए, 80 a.m.u. (SO3), तो अणुओं के एक मोल का द्रव्यमान 80 g है। अवोगाद्रो स्थिरांक एक आनुपातिकता कारक है जो आणविक से दाढ़ अनुपात में संक्रमण सुनिश्चित करता है। अणुओं के संबंध में सभी कथन मोल्स के लिए मान्य रहते हैं (यदि आवश्यक हो, तो ए.एम.यू. के जी द्वारा प्रतिस्थापन के साथ) उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया समीकरण: 2Na + Cl2 → 2NaCl, का अर्थ है कि दो सोडियम परमाणु एक क्लोरीन अणु के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, या एक ही चीज़ , दो मोल सोडियम एक मोल क्लोरीन के साथ अभिक्रिया करता है।

स्टोइकोमेट्री। पदार्थों के द्रव्यमान के संरक्षण का नियम। आणविक संरचना के पदार्थों की संरचना की स्थिरता का नियम। अवोगाद्रो का नियम और उसके परिणाम।

स्तुईचिओमेटरी(से अन्य यूनानी"तत्व" + μετρειν "माप") - खंड रसायन विज्ञानअभिकर्मकों के अनुपात के बारे में रसायनिक प्रतिक्रिया.

आपको सैद्धांतिक रूप से आवश्यक वॉल्यूम की गणना करने की अनुमति देता है अभिकर्मकों.

रचना की स्थिरता का नियम 1799 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक लुई जीन प्राउस्ट द्वारा खोजा गया था और इसे तैयार किया गया है:

प्रकृति में इसके स्थान और उद्योग में उत्पादन की विधि की परवाह किए बिना, किसी भी शुद्ध पदार्थ की निरंतर गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना होती है।

उदाहरण के लिए: एच 2 ओ ए) गुणात्मक रचना - तत्व एच और ओ

बी) मात्रात्मक संरचना - दो हाइड्रोजन परमाणु एच, एक ऑक्सीजन परमाणु ओ।

पानी प्राप्त किया जा सकता है:

1. 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O - यौगिक की प्रतिक्रिया।

2. Cu(OH) 2 t°C H 2 O + CuO - अपघटन अभिक्रिया।

3. एचसीएल + NaOH \u003d एच 2 ओ + NaCl - बेअसर प्रतिक्रिया।

रचना की स्थिरता के नियम का अर्थ:

कानून के आधार पर, "रासायनिक यौगिक" और "पदार्थों के मिश्रण" की अवधारणाओं को प्रतिष्ठित किया गया था

· कानून के आधार पर विभिन्न व्यावहारिक गणनाएँ की जा सकती हैं।

पदार्थ के द्रव्यमान के संरक्षण का नियमएमवी द्वारा खोजा गया था। लोमोनोसोव ने 1748 में तैयार किया था।