menor partícula eletricamente neutra e quimicamente indivisível
Descrições alternativasPequeno, sim ousado (energia)
menor partícula de matéria
A menor partícula de um elemento químico
No planeta Netuno, para um ... hélio, existem 20 descendentes semelhantes de hidrogênio
Algo pequeno, no "compartilhamento" do qual a humanidade acumulou grandes problemas
Quando um elétron é perdido ou ganho, ele se torna um íon.
A partícula mais energética
Molécula constituinte
Hospedeiro de prótons e nêutrons
O que é uma isóbara
aceptor de elétrons
Nucleão + elétron
Dividido "indivisível"
. culpado "pacífico" do desastre de Chernobyl
Nome do diretor de cinema canadense Egoyan
Um grão do universo
O filme de Igor Gostev "Marcado..."
Foi este conceito que foi introduzido pelo antigo cientista grego Leucippus para denotar as menores unidades do ser.
A letra "A" na usina nuclear
O que é um isótopo?
Em que consiste o mundo de acordo com o antigo cientista grego Demócrito?
Embora seja "indivisível", pode ser dividido em um núcleo e uma camada de elétrons
Parte invisível da matéria
Pequeno, sim ousado (energético)
A menor partícula eletricamente neutra
. Chernobyl "pacífica"
tijolo molecular
Culpado do desastre de Chernobyl
Até ele está estilhaçado
Pacífica, "indivisível"
Componente molecular
. "indivisível"
parte de uma molécula
partícula de matéria
. "tijolo do universo"
micropartícula
. partícula "pacífica"
bebê com elétrons
Partícula de matéria
menor partícula
. micropartícula "indivisível"
É menor que uma molécula
isótopo como é
Núcleo + elétrons
Pacífica até a separação
partícula energética
Aceitante
Partícula de matéria
. "e agora nosso pacífico..."
Molécula constituinte
A base do mundo segundo Demócrito
. "grão" de uma molécula
O que tem prótons dentro?
O filme de Gostev "Marcado ..."
. "detalhe" para o qual as usinas nucleares estão sendo construídas
É dividido em usinas nucleares
Você simplesmente não pode vê-lo
grego "indivisível"
Detalhe para a "montagem" da molécula
. parte "indivisível" de uma molécula
A menor partícula de um produto químico elemento
. "tijolo" da molécula
O filme "Marcados..."
Os íons giram em torno dele
Fonte de energia nuclear
"indivisibilidade" divisível de uma molécula
partícula físsil
. "pacífico", matando todas as coisas vivas
. o "bloco de construção" da molécula
É dividido pelo nuclear
. "bebê" para o qual as usinas nucleares estão sendo construídas
Base "A" em usinas nucleares
Dividido por nuclear
Aquilo que divide o nuclear
O caso mais simples da fórmula
Fonte nuclear de grandes problemas
Bohr criou seu modelo
Ponto com medida diferente de zero
Robô do filme "Real Steel"
Pacífico antes de dividir
Partícula de um elemento (químico)
A menor partícula de um elemento químico, consistindo de um núcleo e elétrons
Energia Atômica
. "Detalhe" da molécula
. "Detalka" para o qual as usinas nucleares estão sendo construídas
. "Pequeno, mas ousado" (energético)
. "Kid" para o qual eles constroem usinas nucleares
. "Pacífico", matando todas as coisas vivas
. Parte "indivisível" de uma molécula
. "Indivisível"
. Molécula "grão de areia"
. "Tijolo de construção" da molécula
. "e agora nosso pacífico..."
. "tijolo do universo"
. "tijolo" da molécula
. culpado "pacífico" do desastre de Chernobyl
. Chernobyl "pacífica"
. Partícula "pacífica"
. Micropartícula "indivisível"
Anagramas de "Tom"
A letra "A" na usina nuclear
O que tem prótons dentro
grego "indivisível"
"indivisibilidade" divisível de uma molécula
Detalhe para a "montagem" da molécula
Em que consiste o mundo de acordo com o antigo cientista grego Demócrito
M. Grego. indivisível; a matéria nos limites extremos de sua divisibilidade, uma partícula invisível de poeira, da qual todos os corpos são supostamente compostos, toda substância, como de grãos de areia. Um grão de poeira imensurável e infinitamente pequeno, uma quantidade insignificante. Para os químicos, a palavra átomo assume o significado de uma medida da afinidade dos corpos: um átomo de oxigênio absorve um, dois, três átomos de ferro, o que significa: essas substâncias são combinadas em uma razão tão múltipla. Atomismo M. atomística, doutrina atômica, em física, tomando como base que toda substância consiste em átomos indivisíveis; atomística ciência, o conhecimento é; atomista m. cientista que mantém essa crença. Ele se opõe ao falante, uma escola dinâmica que rejeita o limite da divisibilidade da matéria e a reconhece como expressão, manifestação de forças em nosso mundo.
Uma bagunça da palavra "Toma"
Pacífica, "indivisível"
Algo pequeno, no "compartilhamento" do qual a humanidade criou grandes problemas para si mesma
Base "A" em usinas nucleares
Dividido "indivisível"
Robô do filme Real Steel
Filme "Marcado..."
O filme de Gostev "Marcado..."
O filme de Igor Gostev "Marcado..."
Embora seja "indivisível", pode ser dividido em um núcleo e uma camada de elétrons
O que é um isótopo
Núcleo + elétrons
Um átomo é a menor partícula integral da matéria. Em seu centro está o núcleo, em torno do qual, como os planetas ao redor do Sol, os elétrons giram. Curiosamente, mas esta menor partícula foi descoberta e o conceito foi formulado
antigos cientistas gregos e antigos indianos que não têm nem o equipamento adequado nem a base teórica. Seus cálculos por muitos séculos existiram com base em hipóteses, e somente no século XVII, os químicos conseguiram provar experimentalmente a validade de teorias antigas. Mas a ciência está avançando rapidamente e, no início do século passado, os físicos descobriram os componentes subatômicos e as estruturas das partículas. Foi então que algo como "indivisível" foi refutado. No entanto, o conceito já entrou em uso científico e foi preservado.
Cientistas antigos acreditavam que um átomo é uma peça ultra-pequena de qualquer matéria. Os parâmetros físicos dependem de sua forma, massa, cor e outros parâmetros. Por exemplo, Demócrito acreditava que os átomos de fogo são extremamente afiados, porque queimam, as partículas de sólidos têm superfícies ásperas que estão firmemente ligadas umas às outras, os átomos de água são lisos e escorregadias, pois conferem fluidez aos fluidos.
Demócrito chegou a considerar que a alma de uma pessoa consiste em átomos temporariamente conectados, que se desintegram quando o indivíduo morre.
Uma estrutura mais moderna foi proposta no início do século 20 pelo físico japonês Nagaoka. Ele apresentou um desenvolvimento teórico, que é que o átomo é um sistema planetário em escala microscópica, e sua estrutura é semelhante à de Saturno. Esta estrutura acabou por estar errada. O modelo do átomo de Bohr-Rutherford mostrou-se mais próximo da realidade, mas também não conseguiu explicar todas as propriedades físicas e elétricas dos corpúsculos. Somente a suposição de que um átomo é uma estrutura que inclui não apenas propriedades corpusculares, mas também quânticas poderia explicar o maior número de realidades observadas.
Os corpúsculos podem estar em um estado ligado ou podem estar em um estado livre. Por exemplo, um átomo de oxigênio combina-se com outra partícula semelhante para formar uma molécula. Após uma descarga elétrica, como uma tempestade, ela se combina em
estrutura mais complexa - azina, que consiste em moléculas triatômicas. Assim, para um certo tipo de compostos de átomos, certas condições físico-químicas são necessárias. Mas também existem ligações mais fortes entre as partículas da molécula. Por exemplo, um átomo de nitrogênio está conectado a outra ligação tripla, como resultado da qual a molécula é extremamente forte e quase não muda.
Se o número de prótons no núcleo) estão em órbita semelhante, então o átomo é eletricamente neutro. Se não houver identidade, então a partícula tem uma descarga negativa ou positiva e é chamada de íon. Como regra, essas partículas carregadas são formadas a partir de átomos sob a influência de campos elétricos, radiação de várias naturezas ou alta temperatura. Os íons são quimicamente hiperativos. Esses átomos carregados são capazes de reagir dinamicamente com outras partículas.
1. Conceitos básicos, definições e leis da química
1.2. Átomo. Elemento químico. substância simples
Átomo é um conceito central em química. Todas as substâncias são formadas por átomos. Átomo - o limite de esmagamento de uma substância por métodos químicos, ou seja, átomo - a menor partícula quimicamente indivisível da matéria. A fissão de um átomo só é possível em processos físicos - reações nucleares e transformações radioativas.
A definição moderna de um átomo: um átomo é a menor partícula eletricamente neutra quimicamente indivisível, consistindo de um núcleo carregado positivamente e elétrons carregados negativamente.
Na natureza, os átomos existem tanto na forma livre (individual, isolada) (por exemplo, gases nobres consistem em átomos individuais) quanto como parte de várias substâncias simples e complexas. É claro que na composição de substâncias complexas, os átomos não são eletricamente neutros, mas têm um excesso de carga positiva ou negativa (por exemplo, Na + Cl − , Ca 2+ O 2−), ou seja, em substâncias complexas, os átomos podem estar na forma de íons monoatômicos. Os átomos e os íons monoatômicos formados a partir deles são chamados partículas atômicas.
O número total de átomos na natureza não pode ser contado, mas eles podem ser classificados em tipos mais estreitos, assim como, por exemplo, todas as árvores de uma floresta são divididas em bétulas, carvalhos, abetos, pinheiros etc. de acordo com suas características características. A carga nuclear é tomada como base para a classificação dos átomos de acordo com certos tipos, ou seja, o número de prótons no núcleo de um átomo, pois é essa característica que é preservada, independentemente de o átomo estar na forma livre ou quimicamente ligado.
Elemento químico Um tipo de partícula atômica com a mesma carga nuclear.
Por exemplo, o elemento químico sódio é entendido, independentemente de serem considerados átomos de sódio livres ou íons Na + na composição de sais.
Não confunda os conceitos de átomo, Elemento químico e Assunto simples. Um átomo é um conceito concreto, átomos existem na realidade e um elemento químico é um conceito abstrato e coletivo. Por exemplo, na natureza existem átomos de cobre específicos com massas atômicas relativas arredondadas de 63 e 65. Mas o elemento químico cobre é caracterizado por uma massa atômica relativa média dada na tabela periódica de elementos químicos por D.I. Mendeleev, que, levando em consideração o conteúdo de isótopos, é 63,54 (átomos de cobre com tal valor de Ar estão ausentes na natureza). Um átomo em química é tradicionalmente entendido como uma partícula eletricamente neutra, enquanto um elemento químico na natureza pode ser representado tanto por partículas eletricamente neutras quanto carregadas - íons monoatômicos: , , , .
Uma substância simples é uma das formas de existência de um elemento químico na natureza (outra forma é um elemento químico na composição de substâncias complexas). Por exemplo, o elemento químico oxigênio na natureza existe na forma de uma substância simples O 2 e como parte de várias substâncias complexas (H 2 O, Na 2 SO 4 ⋅ 10H 2 O, Fe 3 O 4). Muitas vezes o mesmo elemento químico forma várias substâncias simples. Nesse caso, eles falam de alotropia - o fenômeno da existência de um elemento na natureza na forma de várias substâncias simples. As próprias substâncias simples são chamadas de modificações alotrópicas ( modificações). Uma série de modificações alotrópicas são conhecidas para carbono (diamante, grafite, carabina, fulereno, grafeno, tubulenos), fósforo (fósforo branco, vermelho e preto), oxigênio (oxigênio e ozônio). Devido ao fenômeno da alotropia, são conhecidas cerca de 5 vezes mais substâncias simples do que elementos químicos.
Causas de alotropia:
- diferenças na composição quantitativa das moléculas (O 2 e O 3);
- diferenças na estrutura da rede cristalina (diamante e grafite).
Modificações alotrópicas de um determinado elemento sempre diferem em propriedades físicas e atividade química. Por exemplo, o ozônio é mais ativo que o oxigênio, e o ponto de fusão do diamante é maior que o do fulereno. Modificações alotrópicas sob certas condições (mudanças de pressão, temperatura) podem se transformar umas nas outras.
Na maioria dos casos, os nomes de um elemento químico e uma substância simples coincidem (cobre, oxigênio, ferro, nitrogênio, etc.), por isso é necessário distinguir entre as propriedades (características) de uma substância simples como um conjunto de partículas e as propriedades de um elemento químico como um tipo de átomos com a mesma carga nuclear.
Uma substância simples é caracterizada por uma estrutura (molecular ou não molecular), densidade, um certo estado de agregação sob determinadas condições, cor e cheiro, condutividade elétrica e térmica, solubilidade, dureza, pontos de ebulição e fusão (t fardo e t pl ), viscosidade, propriedades ópticas e magnéticas, peso molar (molecular relativo), fórmula química, propriedades químicas, métodos de preparação e aplicação. Pode-se dizer que as propriedades de uma substância são as propriedades de um conjunto de partículas quimicamente ligadas, ou seja, corpo físico, pois um átomo ou molécula não tem sabor, cheiro, solubilidade, pontos de fusão e ebulição, cor, condutividade elétrica e térmica.
Propriedades (características) Elemento químico: número atômico, sinal químico, massa atômica relativa, massa atômica, composição isotópica, abundância na natureza, posição no sistema periódico, estrutura atômica, energia de ionização, afinidade eletrônica, eletronegatividade, estados de oxidação, valência, fenômeno de alotropia, massa e fração molar na composição de uma substância complexa, espectros de absorção e emissão. Podemos dizer que as propriedades de um elemento químico são as propriedades de uma única partícula ou partículas isoladas.
As diferenças entre os conceitos de "elemento químico" e "substância simples" são apresentadas na Tabela. 1.2 usando nitrogênio como exemplo.
Tabela 1.2
Diferenças entre os conceitos de "elemento químico" e "substância simples" para o nitrogênio
| Nitrogênio - elemento químico | O nitrogênio é uma substância simples |
|---|---|
| 1. Número atômico 7. | 1. Gás (n.o.s.) incolor, inodoro e insípido, não tóxico. |
| 2. Sinal químico N. | 2. O nitrogênio tem uma estrutura molecular, a fórmula é N 2, a molécula consiste em dois átomos. |
| 3. Massa atômica relativa 14. | 3. Massa molar 28 g/mol. |
| 4. Na natureza, é representado pelos nuclídeos 14 N e 15 N. | 4. Pouco solúvel em água. |
| 5. Fração de massa na crosta terrestre 0,030% (16º lugar em prevalência). | 5. Densidade (N.O.) 1,25 g/dm 3, ligeiramente mais leve que o ar, densidade relativa de hélio 7. |
| 6. Não possui modificações alotrópicas. | 6. Dielétrico, mal conduz calor. |
| 7. Incluído em vários sais - nitratos (KNO 3, NaNO 3, Ca (NO 3) 2). | 7. t fardo = -195,8 °С; t pl \u003d -210,0 ° C. |
| 8. Fração de massa em amônia 82,35%, faz parte de proteínas, aminas, DNA. | 8. Constante dielétrica 1,00. |
| 9. A massa de um átomo é (para 14 N) 14u ou 2,324 10 −23 g. | 9. O momento dipolar é 0. |
| 10. A estrutura do átomo: 7p, 7e, 7n (para 14 N), configuração eletrônica 1s 2 2s 2 2p 3, duas camadas de elétrons, cinco elétrons de valência, etc. | 10. Possui uma rede cristalina molecular (no estado sólido). |
| 11. No sistema periódico, está no 2º período e no grupo VA, pertence à família dos elementos p. | 11. Na atmosfera, a fração volumétrica é de 78%. |
| 12. Energia de ionização 1402,3 kJ/mol, afinidade eletrônica −20 kJ/mol, eletronegatividade 3,07. | 12. Produção mundial 44 · 10 6 toneladas por ano. |
| 13. Mostra as covalências I, II, III, IV e os estados de oxidação -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5. | 13. Obter: no laboratório - aquecendo NH 4 NO 2; na indústria - aquecendo o ar liquefeito. |
| 14. Raio atômico (orbital) 0,052 nm. | 14. Quimicamente inativo, quando aquecido, interage com oxigênio, metais. |
| 15. Linha principal no espectro 399,5 nm. | 15. Usado para criar uma atmosfera inerte ao secar explosivos, ao armazenar pinturas e manuscritos valiosos, para criar baixas temperaturas (nitrogênio líquido). |
| 16. O corpo de uma pessoa média (peso corporal de 70,0 kg) contém 1,8 kg de nitrogênio. | |
| 17. Como parte da amônia, participa da formação de uma ligação de hidrogênio. |
Exemplo 1.2. Indique em qual das seguintes afirmações o oxigênio é mencionado como elemento químico:
- a) a massa de um átomo é 16u;
- b) forma duas modificações alotrópicas;
- c) a massa molar é 32 g/mol;
- d) pouco solúvel em água.
Solução. As afirmações c), d) referem-se a uma substância simples, e as afirmações a), b) - ao elemento químico oxigênio.
Resposta: 3).
Cada elemento químico tem seu próprio símbolo - um sinal químico (símbolo): K, Na, O, N, Cu, etc.
Um signo químico também pode expressar a composição de uma substância simples. Por exemplo, o símbolo do elemento químico Fe também reflete a composição da substância simples ferro. No entanto, os símbolos químicos O, H, N, Cl denotam apenas elementos químicos; substâncias simples têm as fórmulas O 2 , H 2 , N 2 , Cl 2 .
Como já observado, na maioria dos casos os nomes dos elementos químicos e substâncias simples são os mesmos. As exceções são os nomes das modificações alotrópicas do carbono (diamante, grafite, carabina, fulereno) e uma das modificações do oxigênio (oxigênio e ozônio). Por exemplo, quando usamos a palavra "grafite", queremos dizer apenas uma substância simples (mas não um elemento químico) carbono.
A prevalência de elementos químicos na natureza é expressa em massa e frações molares. A fração de massa w é a razão entre a massa dos átomos de um dado elemento e a massa total dos átomos de todos os elementos. Fração molar χ - a razão entre o número de átomos de um determinado elemento para o número total de átomos de todos os elementos.
Na crosta terrestre (uma camada com cerca de 16 km de espessura), os átomos de oxigênio têm as maiores frações de massa (49,13%) e mol (55%), os átomos de silício estão em segundo lugar (w (Si) = 26%, χ(Si) = 16,35%. Na Galáxia, quase 92% do número total de átomos são átomos de hidrogênio e 7,9% são átomos de hélio. Frações de massa de átomos dos principais elementos do corpo humano: O - 65%, C - 18%, H - 10%, N - 3%, Ca - 1,5%, P - 1,2%.
Os valores absolutos das massas atômicas são extremamente pequenos (por exemplo, a massa de um átomo de oxigênio é da ordem de 2,7 ⋅ 10 −23 g) e são inconvenientes para os cálculos. Por esta razão, foi desenvolvida uma escala de massas atômicas relativas dos elementos. Atualmente, 1/12 da massa de um átomo do nuclídeo C-12 é aceito como unidade de medida de massas atômicas relativas. Esse valor é chamado massa atômica constante ou unidade de massa atômica(a.m.u.) e tem a designação internacional u:
m u = 1 a. e.m. = 1 u = 1/12 (m a 12 C) =
1,66 ⋅ 10 - 24 g = 1,66 ⋅ 10 - 27 kg.
É fácil mostrar que o valor numérico de u é 1/N A:
1 u = 1 12 m a (12 C) = 1 12 M (C) NA = 1 12 12 NA = 1 NA =
1 6,02 ⋅ 10 23 = 1,66 ⋅ 10 − 24 (d).
Massa atômica relativa de um elemento A r (E) é uma quantidade física adimensional que mostra quantas vezes a massa de um átomo ou a massa média de um átomo (para elementos isotopicamente puros e isotopicamente misturados, respectivamente) é maior que 1/12 da massa de um átomo do nuclídeo C-12:
A r (E) \u003d m a (E) 1 a. e. m. \u003d m a (E) 1 u. (1.1)
Conhecendo a massa atômica relativa, pode-se calcular facilmente a massa de um átomo:
m a (E) \u003d A r (E)u \u003d A r (E) ⋅ 1,66 ⋅ 10 −24 (g) \u003d
Ar (E) ⋅ 1,66 ⋅ 10 −27 (kg).
Molécula. E ele. Substâncias de estrutura molecular e não molecular. equação química
Quando os átomos interagem, são formadas partículas mais complexas - moléculas.
Uma molécula é o menor conjunto de átomos isolado eletricamente neutro capaz de existência independente e sendo o portador das propriedades químicas de uma substância.
As moléculas têm a mesma composição qualitativa e quantitativa que a substância que formam. A ligação química entre os átomos de uma molécula é muito mais forte do que as forças de interação entre as moléculas (e é por isso que a molécula pode ser considerada como uma partícula separada e isolada). Nas reações químicas, as moléculas, ao contrário dos átomos, não são preservadas (destruídas). Como um átomo, uma única molécula não possui propriedades físicas de uma substância como cor e cheiro, pontos de fusão e ebulição, solubilidade, condutividade térmica e elétrica, etc.
Ressaltamos que a molécula é justamente a portadora das propriedades químicas da substância; não se pode dizer que uma molécula retém (tem exatamente as mesmas) propriedades químicas de uma substância, uma vez que as propriedades químicas de uma substância são significativamente afetadas pela interação intermolecular, que está ausente para uma molécula separada. Por exemplo, a substância trinitroglicerina tem a capacidade de explodir, mas nem uma única molécula de trinitroglicerina.
Um íon é um átomo ou grupo de átomos que tem uma carga positiva ou negativa.
Íons carregados positivamente são chamados de cátions e ânions carregados negativamente. Os íons são simples, ou seja, monoatômico (K +, Cl -), e complexo (NH 4 +, NO 3 -), um - (Na +, Cl -) e com carga múltipla (Fe 3+, PO 4 3 -).
1. Para um dado elemento, um íon simples e um átomo neutro têm o mesmo número de prótons e nêutrons, mas diferem no número de elétrons: o cátion tem menos deles, e o ânion tem mais que o átomo eletricamente neutro.
2. A massa de um íon simples ou complexo é igual à massa da partícula eletricamente neutra correspondente.
Deve-se ter em mente que nem todas as substâncias são compostas por moléculas.
As substâncias formadas por moléculas são chamadas substâncias de estrutura molecular. Podem ser substâncias simples (argônio, oxigênio, fulereno) e complexas (água, metano, amônia, benzeno).
Todos os gases e quase todos os líquidos têm uma estrutura molecular (a exceção é o mercúrio); sólidos podem ter estruturas moleculares (sacarose, frutose, iodo, fósforo branco, ácido fosfórico) e não moleculares (diamante, fósforo preto e vermelho, carborundum SiC, sal comum NaCl). Em substâncias de estrutura molecular, as ligações entre as moléculas (interação intermolecular) são fracas. Quando aquecidos, eles são facilmente destruídos. É por esta razão que as substâncias de estrutura molecular têm pontos de fusão e ebulição relativamente baixos, são voláteis (como resultado, muitas vezes têm odor).
Substâncias de estrutura não molecular consistem em átomos eletricamente neutros ou íons simples ou complexos. Átomos eletricamente neutros consistem, por exemplo, de diamante, grafite, fósforo negro, silício, boro e sais, como KF e NH 4 NO 3, de íons simples e complexos. Os metais são formados por átomos carregados positivamente (cátions). Carborundum SiC, óxido de silício (IV) SiO 2, álcalis (KOH, NaOH), a maioria dos sais (KCl, CaCO 3), compostos binários de metais com não-metais (óxidos básicos e anfotéricos, hidretos, carbonetos, silicidas, nitretos, fosfetos ), compostos intermetálicos (compostos de metais entre si). Em substâncias de estrutura não molecular, átomos ou íons individuais são interconectados por fortes ligações químicas, portanto, em condições normais, essas substâncias são sólidas, não voláteis e possuem altos pontos de fusão.
Por exemplo, a sacarose (estrutura molecular) funde a 185°C e o cloreto de sódio (estrutura não molecular) funde a 801°C.
Na fase gasosa, todas as substâncias são compostas por moléculas, e mesmo aquelas que em temperatura normal possuem uma estrutura não molecular. Por exemplo, moléculas de NaCl, K 2 e SiO 2 foram encontradas na fase gasosa em altas temperaturas.
Para substâncias que se decompõem quando aquecidas (CaCO 3, KNO 3, NaHCO 3), as moléculas não podem ser obtidas aquecendo a substância
As substâncias moleculares formam a base do mundo orgânico e as substâncias não moleculares formam a base do mundo inorgânico (mineral).
Fórmula química. unidade de fórmula. equação química
A composição de qualquer substância é expressa usando uma fórmula química. Fórmula química- esta é uma imagem da composição qualitativa e quantitativa de uma substância usando os símbolos de elementos químicos, bem como sinais numéricos, alfabéticos e outros.
Para substâncias simples de estrutura não molecular, a fórmula química coincide com o sinal do elemento químico (por exemplo, Cu, Al, B, P). Na fórmula de uma substância simples de estrutura molecular, indique (se necessário) o número de átomos em uma molécula: O 3, P 4, S 8, C 60, C 70, C 80, etc. As fórmulas dos gases nobres são sempre escritas com um átomo: He, Ne, Ar, Xe, Kr, Rn. Ao escrever as equações de reações químicas, as fórmulas químicas de algumas moléculas poliatômicas de substâncias simples podem (salvo indicação em contrário) ser escritas como símbolos de elementos (átomos simples): P 4 → P, S 8 → S, C 60 → C ( isso não pode ser feito para ozônio O 3, oxigênio O 2, nitrogênio N 2, halogênios, hidrogênio).
Para substâncias complexas de estrutura molecular, existem fórmulas empíricas (simples) e moleculares (verdadeiras). Fórmula empírica mostra a menor razão inteira do número de átomos em uma molécula, e Fórmula molecularé a verdadeira razão inteira de átomos. Por exemplo, a verdadeira fórmula do etano é C 2 H 6, e a mais simples é CH 3. A fórmula mais simples é obtida dividindo (reduzindo) o número de átomos dos elementos na fórmula verdadeira por qualquer número adequado. Por exemplo, a fórmula mais simples para o etano foi obtida dividindo o número de átomos de C e H por 2.
As fórmulas mais simples e verdadeiras podem coincidir (metano CH 4, amônia NH 3, água H 2 O), ou não coincidir (fósforo (V) óxido P 4 O 10, benzeno C 6 H 6, peróxido de hidrogênio H 2 O 2, glicose C6H12O6).
As fórmulas químicas permitem calcular as frações de massa dos átomos dos elementos de uma substância.
A fração de massa w dos átomos do elemento E em uma substância é determinada pela fórmula
w (E) = A r (E) ⋅ N (E) M r (B) , (1,2)
onde N (E) - o número de átomos do elemento na fórmula da substância; M r (B) é a massa molecular relativa (fórmula) da substância.
Por exemplo, para ácido sulfúrico M r (H 2 SO 4) = 98, então a fração de massa de átomos de oxigênio neste ácido
w (O) \u003d Ar (O) ⋅ N (O) M r (H 2 SO 4) \u003d 16 ⋅ 4 98 ≈ 0,653 (65,3%) .
De acordo com a fórmula (1.2), o número de átomos do elemento em uma molécula ou unidade de fórmula é encontrado:
N (E) = M r (B) ⋅ w (E) Ar (E) (1,3)
ou massa molar (molecular ou fórmula relativa) de uma substância:
M r (V) \u003d A r (E) ⋅ N (E) w (E) . (1.4)
Nas fórmulas 1.2-1.4, os valores de w (E) são dados em frações de uma unidade.
Exemplo 1.3. Em algumas substâncias, a fração de massa de átomos de enxofre é de 36,78%, e o número de átomos de enxofre em uma unidade de fórmula é dois. Especifique a massa molar (g/mol) da substância:
Solução. Usando a fórmula 1.4, encontramos
M r = Ar (S) ⋅ N (S) w (S) = 32 ⋅ 2 0,3678 = 174 ,
M = 174 g/mol.
Resposta: 2).
O exemplo a seguir mostra como encontrar a fórmula mais simples de uma substância a partir das frações de massa dos elementos.
Exemplo 1.4. Em alguns óxidos de cloro, a fração em massa de átomos de cloro é de 38,8%. Encontre a fórmula do óxido.
Solução. Como w (Cl) + w (O) = 100%, então
w (O) \u003d 100% - 38,8% \u003d 61,2%.
Se a massa de uma substância é 100 g, então m (Cl) = 38,8 g e m (O) = 61,2 g.
Vamos representar a fórmula do óxido como Cl x O y . Nós temos
x : y = n (Cl) : n (O) = m (Cl) M (Cl): m (O) M (O) ;
x : y = 38,8 35,5 : 61,2 16 = 1,093 : 3,825 .
Dividindo os números obtidos pelo menor deles (1,093), descobrimos que x: y \u003d 1: 3,5 ou, multiplicando por 2, obtemos x: y \u003d 2: 7. Portanto, a fórmula do óxido é Cl 2 O 7.
Resposta: Cl 2 O 7.
Para todas as substâncias complexas de estrutura não molecular, as fórmulas químicas são empíricas e refletem a composição não de moléculas, mas das chamadas fórmulas unitárias.
unidade de fórmula(FE) - um grupo de átomos correspondente à fórmula mais simples de uma substância de estrutura não molecular.
Assim, as fórmulas químicas de substâncias não moleculares são unidades de fórmulas. Exemplos de unidades de fórmula: KOH, NaCl, CaCO3, Fe3C, SiO2, SiC, KNa2, CuZn3, Al2O3, NaH, Ca2Si, Mg3N2, Na2SO4, K3 PO 4 etc.
As unidades de fórmula podem ser consideradas como unidades estruturais de substâncias não moleculares. Para substâncias de estrutura molecular, estas, obviamente, são realmente moléculas existentes.
Usando fórmulas químicas, as equações das reações químicas são escritas.
equação química- este é um registro condicional de uma reação química usando fórmulas químicas e outros sinais (igual, mais, menos, setas, etc.).
A equação química é uma consequência da lei de conservação da massa, por isso é elaborada de forma que o número de átomos de cada elemento em suas duas partes seja igual.
Os números na frente das fórmulas são chamados coeficientes estequiométricos, enquanto a unidade não é registrada, mas implícita (!) e levada em consideração no cálculo da soma total dos coeficientes estequiométricos. Os coeficientes estequiométricos mostram em quais razões molares as substâncias de partida reagem e os produtos da reação são formados. Por exemplo, para uma reação cuja equação é
3Fe 3 O 4 + 8Al \u003d 9Fe + 4Al 2 O 3
n (Fe 3 O 4) n (Al) \u003d 3 8; n (Al) n (Fe) = 8 9 etc.
Nos esquemas de reação, os coeficientes não são colocados e uma seta é usada em vez de um sinal de igual:
FeS 2 + O 2 → Fe 2 O 3 + SO 2
A seta também é usada ao escrever as equações de reações químicas envolvendo substâncias orgânicas (para não confundir o sinal de igual com uma ligação dupla):
CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → CH 2 Br–CH 2 Br,
bem como as equações de dissociação eletroquímica de eletrólitos fortes:
NaCl → Na + + Cl - .
Lei da constância da composição
Para substâncias de estrutura molecular, lei da constância da composição(J. Proust, 1808): qualquer substância de estrutura molecular, independentemente do método e das condições de preparação, tem composição qualitativa e quantitativa constante.
Segue-se da lei da constância de composição que os elementos em compostos moleculares devem estar em proporções de massa estritamente definidas, ou seja, têm uma fração de massa constante. Isso é verdade se a composição isotópica do elemento não mudar. Por exemplo, a fração de massa de átomos de hidrogênio na água, independentemente do método de obtenção de substâncias naturais (síntese de substâncias simples, aquecimento de sulfato de cobre CuSO 4 5H 2 O, etc.), sempre será de 11,1%. No entanto, na água obtida pela interação de moléculas de deutério (nuclídeo de hidrogênio com Ar ≈ 2) e oxigênio natural (A r = 16), a fração mássica dos átomos de hidrogênio
w (H) = 2 ⋅ 2 2 ⋅ 2 + 16 = 0,2 (20%).
Substâncias sujeitas à lei da constância da composição, ou seja, substâncias moleculares são chamadas estequiométrico.
Substâncias de estrutura não molecular (especialmente carbonetos, hidretos, nitretos, óxidos e sulfetos de metais da família d) não obedecem à lei da constância de composição, por isso são chamadas não estequiométrico. Por exemplo, dependendo das condições de produção (temperatura, pressão), a composição do óxido de titânio(II) é variável e varia dentro de TiO 0,7 -TiO 1,3, ou seja, em um cristal deste óxido, pode haver de 7 a 13 átomos de oxigênio por 10 átomos de titânio. No entanto, para muitas substâncias de estrutura não molecular (KCl, NaOH, CuSO 4), os desvios da constância da composição são muito pequenos, portanto, podemos supor que sua composição é praticamente independente do método de preparação.
Peso molecular e fórmula relativos
Para caracterizar substâncias de estrutura molecular e não molecular, respectivamente, são introduzidos os conceitos de "peso molecular relativo" e "peso de fórmula relativo", que são denotados pelo mesmo símbolo - M r
Peso molecular relativo- quantidade física adimensional, que mostra quantas vezes a massa da molécula é maior que 1/12 da massa do átomo do nuclídeo C-12:
M r (B) = m mol (B) u . (1,5)
Peso relativo da fórmula- quantidade física adimensional, que mostra quantas vezes a massa da fórmula unitária é maior que 1/12 da massa do átomo do nuclídeo C-12:
M r (B) = mFU (B) u . (1.6)
As fórmulas (1.5) e (1.6) permitem encontrar a massa de uma molécula ou PU:
m (digamos, PU) = uM r . (1.7)
Na prática, os valores de M r são encontrados somando as massas atômicas relativas dos elementos que formam uma molécula ou unidade de fórmula, levando em consideração o número de átomos individuais. Por exemplo:
M r (H 3 PO 4) = 3A r (H) + A r (P) + 4A r (O) =
3 ⋅ 1 + 31 + 4 ⋅ 16 = 98.
O fundador do "atomismo" - uma doutrina filosófica, segundo a qual todos os elementos da natureza animada e inanimada consistem em átomos (partículas quimicamente indivisíveis). Os átomos existem para sempre e são tão pequenos que não podem ser medidos, são iguais e diferem apenas na aparência, mas mantêm todas as propriedades da substância original.
Em 1808 ele reviveu o atomismo e provou que os átomos são reais. Átomos são elementos químicos que não podem ser criados novamente, divididos em componentes menores, destruídos por quaisquer transformações químicas. Qualquer reação química altera apenas a ordem de rearranjo dos átomos.
Em 1897, o cientista J. Thompson provou a existência de elétrons - partículas carregadas negativamente. Em 1904, ele propôs um modelo do átomo - "pudim de passas" Um átomo é um corpo carregado positivamente, dentro do qual são distribuídas pequenas partículas com carga negativa, como passas em um pudim.
1911 - Juntamente com seus alunos, realizou um experimento que refutou a teoria de J. Thompson e propôs um modelo do átomo como um sistema planetário. No centro do átomo há um núcleo carregado positivamente, em torno do qual giram os elétrons carregados negativamente.Neste caso, a massa principal do átomo está concentrada no núcleo, a massa dos elétrons é muito pequena. A carga total do núcleo e dos elétrons deve ser igual a zero, pois o átomo como um todo é eletricamente neutro.
Partícula Massa Carga Absoluta (kg) Relativa Elétrica Relativa Elétron 9,109* .00051,602* Próton 1,673* .602* Nêutron 1,675* Z - número de prótons (mostra o número de prótons no núcleo e sua massa total (relativa)) N - número de nêutrons (mostra o número de nêutrons no núcleo e sua massa total (relativa)) A - número de massa (núcleo) - esta é a soma de nêutrons e prótons no núcleo e sua massa total (relativa))
Nucleon number (igual à massa atômica relativa) - Número de prótons (igual ao número ordinal do elemento) A = 23 Z = 11 N = = 12 e = 11
OPÇÃO 1 1) Um átomo é uma partícula que consiste em ...... 2) A massa de um átomo é determinada pela soma das massas das partículas: ... 3) O número de série do elemento mostra o número ... .. e o número ... .. no átomo 4) Átomos de um elemento químico que diferem em massa atômica de valor relativo é chamado ……. 5) O tipo de átomos com uma certa carga nuclear é chamado .... 6) Escreva a composição do átomo de zinco usando símbolos (prótons, nêutrons, elétrons, número de nucleon) OPÇÃO 2 1) O núcleo atômico consiste em .... 2) Os isótopos diferem em quantidade ... .. 3) O número de massa de um átomo é a soma das massas das partículas .... 4) Número .... = número.... = o número ordinal do elemento. 5) Um elétron é denotado pelo símbolo ..., tem uma carga .... e uma massa relativa .... 6) Escreva a composição do átomo de cobre usando símbolos (prótons, nêutrons, elétrons, número de nucleon)
