Jaka jest masa bezwzględna? Nauka atomowo-molekularna

Jedną z podstawowych właściwości atomów jest ich masa. Bezwzględna (prawdziwa) masa atomu– wartość jest wyjątkowo mała. Nie da się zważyć atomów na wadze, bo tak precyzyjne wagi nie istnieją. Ich masy wyznaczono za pomocą obliczeń.

Na przykład masa jednego atomu wodoru wynosi 0,000 000 000 000 000 000 000 001 663 gramów! Masa atomu uranu, jednego z najcięższych atomów, wynosi około 0,000 000 000 000 000 000 000 4 gramy.

Dokładna masa atomu uranu wynosi 3,952 ∙ 10−22 g, a atom wodoru, najlżejszy ze wszystkich atomów, to 1,673 ∙ 10−24 g.

Wykonywanie obliczeń na małych liczbach jest niewygodne. Dlatego zamiast absolutnych mas atomów stosuje się ich masy względne.

Względna masa atomowa

Masę dowolnego atomu można ocenić porównując go z masą innego atomu (znajdź stosunek ich mas). Od czasu określenia względnych mas atomowych pierwiastków do porównań używano różnych atomów. Kiedyś atomy wodoru i tlenu były unikalnymi standardami porównawczymi.

Przyjęto ujednoliconą skalę względnych mas atomowych i nową jednostkę masy atomowej Międzynarodowy Kongres Fizyków (1960) i zjednoczony przez Międzynarodowy Kongres Chemików (1961).

Do dziś standardem porównawczym jest 1/12 masy atomu węgla. Ta wartość zwana jednostką masy atomowej, w skrócie a.u.m.

Jednostka masy atomowej (amu) – masa 1/12 atomu węgla

Porównajmy, ile razy różni się masa bezwzględna atomu wodoru i uranu 1 amu, w tym celu dzielimy te liczby przez siebie:

Wartości uzyskane w obliczeniach są względnymi masami atomowymi pierwiastków - w stosunku do 1/12 masy atomu węgla.

Zatem względna masa atomowa wodoru wynosi około 1, a uranu 238. Należy pamiętać, że względna masa atomowa nie ma jednostek miary, ponieważ jednostki masy bezwzględnej (gramy) są usuwane podczas dzielenia.

Względne masy atomowe wszystkich pierwiastków są wskazane w układzie okresowym pierwiastków chemicznych przez D.I. Mendelejew. Symbol używany do wskazania względnej masy atomowej to Аr (litera r to skrót od słowa względny, co oznacza względny).

W wielu obliczeniach wykorzystuje się względne masy atomowe pierwiastków. Z reguły wartości podawane w układzie okresowym zaokrągla się do liczb całkowitych. Należy zauważyć, że pierwiastki w układzie okresowym są ułożone według rosnących względnych mas atomowych.

Na przykład, korzystając z układu okresowego, wyznaczamy względne masy atomowe szeregu pierwiastków:

Ar(O) = 16; Ar(Na) = 23; Ar(P) = 31.
Względną masę atomową chloru zwykle zapisuje się jako 35,5!
Ar(Cl) = 35,5

• Względne masy atomowe są proporcjonalne do absolutnych mas atomów
• Standardem określania względnej masy atomowej jest 1/12 masy atomu węgla
• 1 am = 1,662 ∙ 10−24 g
• Względna masa atomowa jest oznaczona przez Ar
• Do obliczeń wartości względnych mas atomowych zaokrągla się do liczb całkowitych, z wyjątkiem chloru, dla którego Ar = 35,5
• Względna masa atomowa nie ma jednostek miary

Masa atomowa jest sumą mas wszystkich protonów, neutronów i elektronów tworzących atom lub cząsteczkę. W porównaniu do protonów i neutronów masa elektronów jest bardzo mała, dlatego nie jest brana pod uwagę w obliczeniach. Chociaż jest to nieprawidłowe z formalnego punktu widzenia, często tak jest ten termin używany do wskazania średniej masy atomowej wszystkich izotopów pierwiastka. W rzeczywistości jest to względna masa atomowa, zwana także masą atomową masa atomowa element. Masa atomowa to średnia mas atomowych wszystkich izotopów pierwiastka występującego w przyrodzie. Chemicy muszą podczas swojej pracy rozróżniać te dwa typy mas atomowych — nieprawidłowa masa atomowa może na przykład skutkować nieprawidłowym wynikiem dotyczącym wydajności reakcji.

Kroki

Wyznaczanie masy atomowej z układu okresowego pierwiastków

Dowiedz się, jak zapisuje się masę atomową. Masę atomową, czyli masę danego atomu lub cząsteczki, można wyrazić w standardowych jednostkach układu SI – gramach, kilogramach i tak dalej. Ponieważ jednak masy atomowe wyrażone w tych jednostkach są niezwykle małe, często zapisuje się je w ujednoliconych jednostkach masy atomowej, w skrócie amu. – atomowe jednostki masy. Jedna jednostka masy atomowej jest równa 1/12 masy standardowego izotopu węgla-12.

• Jednostka masy atomowej charakteryzuje masę jeden mol danego pierwiastka w gramach. Wartość ta jest bardzo przydatna w obliczeniach praktycznych, gdyż można za jej pomocą łatwo przeliczyć masę danej liczby atomów lub cząsteczek danej substancji na mole i odwrotnie.

1. Znajdź masę atomową w układzie okresowym. Większość standardowych układów okresowych zawiera masy atomowe (masy atomowe) każdego pierwiastka. Zazwyczaj są one wymienione jako liczba na dole komórki pierwiastkowej, poniżej liter oznaczających pierwiastek chemiczny. Zwykle nie jest to liczba całkowita, ale ułamek dziesiętny.

   Pamiętaj, że układ okresowy podaje średnie masy atomowe pierwiastków. Jak zauważono wcześniej, względne masy atomowe podane dla każdego pierwiastka w układzie okresowym są średnią mas wszystkich izotopów atomu. Ta średnia wartość jest cenna dla wielu celów praktycznych: na przykład służy do obliczania masy molowej cząsteczek składających się z kilku atomów. Jednak gdy mamy do czynienia z pojedynczymi atomami, wartość ta zwykle nie jest wystarczająca.

   • Ponieważ średnia masa atomowa jest średnią kilku izotopów, wartość pokazana w układzie okresowym nie jest taka dokładny wartość masy atomowej dowolnego pojedynczego atomu.
   • Masy atomowe poszczególnych atomów należy obliczyć biorąc pod uwagę dokładną liczbę protonów i neutronów w pojedynczym atomie.

Obliczanie masy atomowej pojedynczego atomu

1. Znajdź liczbę atomową danego pierwiastka lub jego izotopu. Liczba atomowa to liczba protonów w atomach pierwiastka i nigdy się nie zmienia. Na przykład wszystkie atomy wodoru i tylko mają jeden proton. Liczba atomowa sodu wynosi 11, ponieważ ma jedenaście protonów w jądrze, podczas gdy liczba atomowa tlenu wynosi osiem, ponieważ ma osiem protonów w jądrze. Liczbę atomową dowolnego pierwiastka można znaleźć w układzie okresowym - prawie we wszystkich jego standardowych wersjach liczba ta jest podana nad literowym oznaczeniem pierwiastka chemicznego. Liczba atomowa jest zawsze dodatnią liczbą całkowitą.

   • Załóżmy, że interesuje nas atom węgla. Atomy węgla mają zawsze sześć protonów, więc wiemy, że ich liczba atomowa wynosi 6. Ponadto widzimy, że w układzie okresowym, na górze komórki z węglem (C) znajduje się liczba „6”, co oznacza, że ​​liczba atomowa liczba atomów węgla wynosi sześć.
   • Należy zauważyć, że liczba atomowa pierwiastka nie jest jednoznacznie powiązana z jego względną masą atomową w układzie okresowym. Chociaż może się wydawać, szczególnie w przypadku pierwiastków na górze tabeli, że masa atomowa pierwiastka jest dwukrotnie większa od liczby atomowej, nigdy nie oblicza się jej poprzez pomnożenie liczby atomowej przez dwa.

2. Znajdź liczbę neutronów w jądrze. Liczba neutronów może być różna dla różnych atomów tego samego pierwiastka. Kiedy dwa atomy tego samego pierwiastka o tej samej liczbie protonów mają różną liczbę neutronów, są to różne izotopy tego pierwiastka. W przeciwieństwie do liczby protonów, która nigdy się nie zmienia, liczba neutronów w atomach danego pierwiastka często może się zmieniać, dlatego średnią masę atomową pierwiastka zapisuje się jako ułamek dziesiętny o wartości leżącej pomiędzy dwiema sąsiadującymi liczbami całkowitymi.

   Dodaj liczbę protonów i neutronów. Będzie to masa atomowa tego atomu. Pomiń liczbę elektronów otaczających jądro - ich całkowita masa jest niezwykle mała, więc nie mają one praktycznie żadnego wpływu na Twoje obliczenia.

Obliczanie względnej masy atomowej (masy atomowej) pierwiastka

1. Określ, które izotopy znajdują się w próbce. Chemicy często określają proporcje izotopów w konkretnej próbce za pomocą specjalnego instrumentu zwanego spektrometrem mas. Natomiast na szkoleniu dane te będą Ci przekazywane w zadaniach, testach itp. w postaci wartości zaczerpniętych z literatury naukowej.

   • W naszym przypadku załóżmy, że mamy do czynienia z dwoma izotopami: węglem-12 i węglem-13.

2. Określ względną liczebność każdego izotopu w próbce. Dla każdego pierwiastka różne izotopy występują w różnych proporcjach. Wskaźniki te są prawie zawsze wyrażane w procentach. Niektóre izotopy są bardzo powszechne, inne bardzo rzadkie – czasem tak rzadkie, że trudne do wykrycia. Wartości te można określić za pomocą spektrometrii mas lub znaleźć w podręczniku.

   • Załóżmy, że stężenie węgla-12 wynosi 99%, a węgla-13 1%. Inne izotopy węgla Naprawdę istnieją, ale w ilościach tak małych, że w tym przypadku można je zaniedbać.

3. Pomnóż masę atomową każdego izotopu przez jego stężenie w próbce. Pomnóż masę atomową każdego izotopu przez jego procentową liczebność (wyrażoną w postaci ułamka dziesiętnego). Aby zamienić odsetki na dziesiętny, po prostu podziel je przez 100. Uzyskane stężenia powinny zawsze sumować się do 1.

   • Nasza próbka zawiera węgiel-12 i węgiel-13. Jeśli węgiel-12 stanowi 99% próbki, a węgiel-13 stanowi 1%, wówczas pomnóż 12 (masa atomowa węgla-12) przez 0,99 i 13 (masa atomowa węgla-13) przez 0,01.
   • Podają podręczniki procenty, w oparciu o znane ilości wszystkich izotopów danego pierwiastka. Większość podręczników do chemii zawiera te informacje w tabeli na końcu książki. Dla badanej próbki względne stężenia izotopów można również oznaczyć za pomocą spektrometru mas.

4. Dodaj wyniki. Podsumuj wyniki mnożenia uzyskane w poprzednim kroku. W wyniku tej operacji znajdziesz względną masę atomową swojego pierwiastka - średnią wartość mas atomowych izotopów danego pierwiastka. Gdy rozważa się pierwiastek jako całość, a nie konkretny izotop danego pierwiastka, stosuje się tę wartość.

   • W naszym przykładzie 12 x 0,99 = 11,88 dla węgla-12 i 13 x 0,01 = 0,13 dla węgla-13. Względna masa atomowa w naszym przypadku wynosi 11,88 + 0,13 = 12,01 .

• Niektóre izotopy są mniej stabilne niż inne: rozkładają się na atomy pierwiastków mających mniej protonów i neutronów w jądrze, uwalniając cząstki tworzące jądro atomowe. Takie izotopy nazywane są radioaktywnymi.

Bezwzględna masa cząsteczki jest równa względnej masie cząsteczkowej pomnożonej przez amu. Liczba atomów i cząsteczek w zwykłych próbkach substancji jest bardzo duża, dlatego przy charakteryzowaniu ilości substancji stosuje się specjalną jednostkę miary - mol.

Ilość substancji, mol. Oznacza pewną liczbę elementów strukturalnych (cząsteczek, atomów, jonów). Oznaczane n i mierzone w molach. Mol to ilość substancji zawierająca tyle cząstek, ile jest atomów w 12 g węgla.

Numer Avogadro di Quaregna (NA). Liczba cząstek w 1 molu dowolnej substancji jest taka sama i wynosi 6,02 · 1023. (stała Avogadra ma wymiar mol-1).

Ile cząsteczek znajduje się w 6,4 g siarki?

Masa cząsteczkowa siarki wynosi 32 g/mol. Określamy ilość g/mol substancji w 6,4 g siarki:

n(s) = m(s) / M(s) = 6,4 g / 32 g/mol = 0,2 mol

Wyznaczmy liczbę jednostek strukturalnych (cząsteczek) za pomocą stałej Avogadra NA N(s) = n(s) NA = 0,2 6,02 1023 = 1,2 1023

Masa molowa pokazuje masę 1 mola substancji (oznaczonej jako M).

Masa molowa substancji jest równa stosunkowi masy substancji do odpowiedniej ilości substancji.

Masa molowa substancji jest liczbowo równa jej względnej masie cząsteczkowej, przy czym pierwsza wielkość ma wymiar g/mol, a druga jest bezwymiarowa.

M = NA m(1 cząsteczka) = NA Mr 1 amu = (NA 1 amu) Pan = Pan

Oznacza to, że jeśli masa określonej cząsteczki wynosi np. 80 amu. (SO3), wówczas masa jednego mola cząsteczek jest równa 80 g. Stała Avogadra jest współczynnikiem proporcjonalności zapewniającym przejście od zależności molekularnych do molowych. Wszystkie stwierdzenia dotyczące cząsteczek zachowują ważność dla moli (z ewentualną zamianą amu na g). Przykładowo równanie reakcji: 2Na + Cl2 --> 2NaCl oznacza, że ​​dwa atomy sodu reagują z jedną cząsteczką chloru lub , co oznacza to samo: dwa mole sodu reagują z jednym molem chloru.

Prawo zachowania masy substancji.

(M.V. Łomonosow, 1748; A. Lavoisier, 1789)

Masa wszystkich substancji biorących udział w reakcji chemicznej jest równa masie wszystkich produktów reakcji.

Teoria atomowo-molekularna wyjaśnia to prawo w następujący sposób: w wyniku reakcji chemicznych atomy nie znikają ani nie pojawiają się, ale następuje ich przegrupowanie (tj. przemiana chemiczna to proces zrywania jednych wiązań między atomami i tworzenia innych, na przykład w wyniku czego z pierwotnych cząsteczek substancji powstają cząsteczki produktów reakcji). Ponieważ liczba atomów przed i po reakcji pozostaje niezmieniona, ich całkowita masa również nie powinna się zmieniać. Masę rozumiano jako wielkość charakteryzującą ilość materii.

Na początku XX wieku sformułowanie prawa zachowania masy zostało zrewidowane w związku z pojawieniem się teorii względności (A. Einstein, 1905), zgodnie z którą masa ciała zależy od jego prędkości i charakteryzuje zatem nie tylko ilość materii, ale także jej ruch. Energia DE otrzymana przez ciało jest związana ze wzrostem jego masy Dm zależnością DE = Dm c2, gdzie c jest prędkością światła. Stosunek ten nie jest stosowany w reakcjach chemicznych, ponieważ 1 kJ energii odpowiada zmianie masy o ~10-11 g, a Dm praktycznie nie da się zmierzyć. W reakcjach jądrowych, gdzie DE jest ~106 razy większe niż w reakcjach chemicznych, należy wziąć pod uwagę Dm.

W oparciu o prawo zachowania masy można układać równania reakcji chemicznych i dokonywać na ich podstawie obliczeń. Stanowi podstawę ilościowej analizy chemicznej.

Zapisywanie równań chemicznych.

Obejmuje trzy etapy:

1. Zapisz wzory substancji, które weszły w reakcję (po lewej) i produktów reakcji (po prawej), łącząc je znaczeniowo znakami „+” i „-->”:

HgO --> Hg + O2

2. Dobór współczynników dla każdej substancji tak, aby liczba atomów każdego pierwiastka po lewej i prawej stronie równania była taka sama:

2HgO --> 2Hg + O2

3. Sprawdzenie liczby atomów każdego pierwiastka po lewej i prawej stronie równania.

Obliczenia z wykorzystaniem równań chemicznych.

Obliczenia z wykorzystaniem równań chemicznych (obliczenia stechiometryczne) opierają się na prawie zachowania masy substancji. W prawdziwym procesy chemiczne Ze względu na niepełne reakcje i straty masa produktów jest zwykle mniejsza niż teoretycznie obliczona. Wydajność reakcji (h) to stosunek rzeczywistej masy produktu (mp) do teoretycznie możliwej masy (mt), wyrażony w ułamkach jednostki lub w procentach.

h= (mp/mt) 100%

Jeżeli w warunkach problemowych nie określono wydajności produktów reakcji, w obliczeniach przyjmuje się ją jako 100% (wydajność ilościowa).

Inne w temacie

Główne kierunki (trendy) współczesnej radiotechniki, przenikanie idei radioinżynierii do medycyny.
Niedawno minęło 100 lat od pierwszego na świecie zastosowania fal elektromagnetycznych do celów praktycznych. 6 lutego 1900 roku rosyjski fizyk i wynalazca radia Aleksander Popow, dowiedziawszy się o nieszczęściu - 27 rybaków zostało wywiezionych do Morza Bałtyckiego na pękniętej krze - wysłał depeszę radiową na oddaloną o 50 kilometrów wyspę...

Kształt i rotacja asteroid
Asteroidy są tak małe, że siła grawitacji działająca na nie jest znikoma. Nie jest w stanie nadać im kształtu kuli, jaki nadaje planetom i ich wielkim satelitom, miażdżąc i zagęszczając ich materię. Zjawisko płynności odgrywa tu główną rolę. Wysokie góry na Ziemi „rozsuwają się” u podstawy, gdyż siła skał okazuje się...

Masę bezwzględną cząsteczki substancji B można obliczyć za pomocą równania

Bezwzględne masy atomów i cząsteczek. Jednostka masy atomowej. Względna masa atomowa. Względna masa cząsteczkowa i jej obliczanie.

Zadanie 5. Określ masę bezwzględną (gm) cząsteczki wody.

Bezwzględne masy cząsteczek można łatwo zastąpić względnymi masami cząsteczkowymi (patrz rozdział 3, rozdział I). Masa cząsteczkowa pierwszego gazu wynosi

Oblicz masę bezwzględną jednej cząsteczki Br3, Oj, NH3, H2SO4, H2O, I2.

Na podstawie masy molowej i liczby Avogadro można obliczyć bezwzględne masy atomów i cząsteczek, korzystając z następującego wzoru:

Odpowiedź Bezwzględna masa cząsteczki wody jest równa 3X X 10-" g = 3-10-kg.

Liczba cząsteczek w jednym molu substancji, zwana liczbą Avogadra, Nf, = 6,0240-Yu. Dzieląc masę jednego mola dowolnej substancji przez liczbę Avogadra, otrzymujemy bezwzględną masę cząsteczki w gramach. Na przykład masa cząsteczki Hg wynosi 2,016 6,02-10 = 3,35-10" g. Masę bezwzględną atomu oblicza się w podobny sposób. Cząsteczki mają średnicę od około jednego do kilkudziesięciu angstremów (1 A = 10" cm) .

W zależności od wielkości i kształtu komórki elementarnej, a także możliwe rozmiary i symetria cząsteczki decydują o tym, ile cząsteczek może zmieścić się w danej komórce elementarnej. Rozwiązując to zadanie, należy zawsze brać pod uwagę zasadę, że cząsteczki są ciasno upakowane w krysztale, czyli występy jednej cząsteczki mieszczą się w zagłębieniach drugiej itp. (ryc. 16). Zatem kształt komórki elementarnej często umożliwia ocenę forma ogólna Cząsteczki. Bezwzględną masę cząsteczki (z której łatwo obliczyć masę cząsteczkową) na podstawie danych dyfrakcji promieni rentgenowskich wyznacza się w następujący sposób

Znając liczbę Avogadra, łatwo jest znaleźć masę bezwzględną cząstki dowolnej substancji. Rzeczywiście, masa cząsteczki (atomu) substancji w gramach jest równa masie molowej podzielonej przez liczbę Avogadro. Na przykład masa bezwzględna atomu wodoru (masa molowa atomów wodoru wynosi 1,008 g/mol) wynosi 1,67–10 g. Jest to w przybliżeniu tyle samo razy mniej niż masa małej pastylki, ile razy masa człowieka jest mniejsza od masy całego globu.

W ten sposób można obliczyć masy bezwzględne cząsteczek i atomów innych pierwiastków. Ponieważ wielkości te są pomijalnie małe i niewygodne w obliczeniach, stosuje się pojęcie masy atomowej (molekularnej), która odpowiada masie atomów (cząsteczek) wyrażonej w jednostkach względnych. Na jednostkę masy atomowej (a.m.u.)

Liczba cząsteczek w 1 molu substancji, zwana stałą Avogadra VA, wynosi 6,0220-10. Dzieląc masę 1 mola dowolnej substancji przez stałą Avogadra, otrzymujemy masę bezwzględną cząsteczek w gramach. Na przykład masa cząsteczki H wynosi 2,016 6,02-10 3 = 3,35 g. W podobny sposób obliczana jest masa bezwzględna atomu. Cząsteczki mają średnicę od około 0,1 do 1 nm.

Jak oblicza się masę bezwzględną atomów i cząsteczek?Oblicz masy bezwzględne atomu miedzi i cząsteczki fosforowodoru.

Energię kinetyczną e dwóch cząsteczek o masach Sh] i Sh2 można wyrazić zarówno poprzez ich wspólne prędkości bezwzględne C i Cr w przestrzeni, jak i poprzez składowe tych prędkości

Obliczanie mas bezwzględnych i objętości atomów i cząsteczek

Iloraz podzielenia masy bezwzględnej cząsteczki związku lub pierwiastka przez jedną dwunastą masy bezwzględnej atomu izotopu węgla. Suma mas atomowych wszystkich pierwiastków cząsteczki.

Masy innych atomów, a także cząsteczek są również niezwykle małe (bezwzględna masa cząsteczkowa jest oznaczana tm), na przykład masa cząsteczki wody wynosi

Znacznie wcześniej, bo w drugiej połowie XIX wieku, podjęto pierwsze próby podejścia do zagadnienia bezwzględnej masy i wielkości atomów i cząsteczek. Chociaż zważenie pojedynczej cząsteczki jest oczywiście niemożliwe, teoria otworzyła inny sposób, w jakiś sposób było to konieczne

Według wzoru chemicznego substancja gazowa Możesz określić niektóre jego cechy ilościowe: skład procentowy, masę cząsteczkową, gęstość, gęstość względną dowolnego gazu, masę bezwzględną cząsteczki.

Pytania kontrolne. 1. Co to jest cząsteczka atomu masa atomowa masa cząsteczkowa masa atomu masa cząsteczki gram-atom gram-cząsteczka 2. Jaka jest masa cząsteczkowa CO2 i masa bezwzględna cząsteczki COa wyrażona w gramach 3. Jak to jest Sformułowano prawo Avogadra 4. Jaką objętość zajmuje gram cząsteczka dowolnego gazu w normalnych warunkach 5. Jaka jest liczba Avogadra Ile wynosi 6. Zgodnie ze wzorem acetylenu C3Na

Na przykład względna masa cząsteczkowa wody wynosząca 18 (w zaokrągleniu) oznacza, że ​​cząsteczka wody jest 18 razy cięższa niż 1,2 części bezwzględnej masy atomu węgla.

Zdefiniuj pojęcia a) pierwiastek, atom, cząsteczka b) substancja prosta i złożona c) względne masy atomowe i cząsteczkowe, masy bezwzględne atomu i cząsteczki. Co należy rozumieć przez cząstkę warunkową UC

Znacznie wcześniej, bo w drugiej połowie XIX wieku, podjęto pierwsze próby podejścia do zagadnienia bezwzględnej masy i wielkości atomów i cząsteczek. Chociaż zważenie pojedynczej cząsteczki jest oczywiście niemożliwe, teoria otworzyła inny sposób: konieczne było w jakiś sposób określenie liczby cząstek w molu cząsteczek lub atomów - tak zwana liczba Avogadro (A). Bezpośrednie policzenie cząsteczek jest równie niemożliwe, jak ich zważenie, ale liczba Avogadra jest zawarta w wielu równaniach z różnych dziedzin fizyki i można ją obliczyć na podstawie tych równań. Oczywiście, jeśli wyniki takich obliczeń dokonanych na kilka niezależnych sposobów są zbieżne, może to służyć jako dowód poprawności znalezionej wartości.

Ponieważ masy bezwzględne atomów i cząsteczek są małe, zwykle stosuje się masy względne.

Energię kinetyczną dwóch cząsteczek o masach można wyrazić w postaci składowych prędkości lub samych prędkości bezwzględnych w następujący sposób

Jak wiadomo, ciepło jest miarą energii kinetycznej ruchu cząstek tworzących daną substancję. Ustalono, że w temperaturze znacznie powyżej temperatury zera absolutnego średnia energia kinetyczna cząsteczek jest proporcjonalna do temperatury bezwzględnej T. Dla cząsteczki o masie m i średniej prędkości i

Przykład 8. Oblicz masę bezwzględną cząsteczki kwasu siarkowego w gramach.

Wszystkie badane związki są podzielone na tablicę treningową zawierającą cząsteczki o znanych właściwościach i przewidywaną grupę cząsteczek. Analizowaną tablicę treningową dla badanej właściwości podzielono na dwie alternatywne grupy (aktywna – nieaktywna). Utworzone modele reprezentują równania postaci logicznej L = 7 (3), gdzie L jest aktywnością, (8) jest decydującym zbiorem cech (RSF) – zespołem fragmentów wzory strukturalne oraz ich różne kombinacje, tzw. deskryptory podstrukturalne. Oceny wpływu fragmentów i ich kombinacji na aktywność dokonuje się na podstawie współczynnika treści informacyjnej, wahającego się od minus 1 do plus 1. Im wyższa wartość bezwzględna treści informacyjnej, tym większe prawdopodobieństwo wpływu daną cechę na właściwościach. Znak plus charakteryzuje pozytywny wpływ, minus - ujemny. P jest algorytmem, za pomocą którego rozpoznawane są właściwości badanych substancji. W procesie prognozowania wykorzystywane są dwa algorytmy – geometria (I) i głosowanie (II). Pierwsza z nich polega na określeniu odległości w metryce euklidesowej pomiędzy badaną substancją a obliczonym hipotetycznym standardem badanej właściwości. Druga metoda polega na analizie liczby cech (głosów) w strukturze połączeń, o pozytywnej i negatywnej treści informacyjnej. Procedury projektowania molekularnego opisano szczegółowo w Rozdziale 5.

Względna masa cząsteczkowa Mr to stosunek masy bezwzględnej cząsteczki do masy Vi2 atomu izotopu węgla. Należy pamiętać, że masy względne z definicji są wielkościami bezwymiarowymi.

Dysza Beckera. Różne kinetyczne metody rozwiązywania problemu separacji izotopów można podzielić na metody wykorzystujące różnicę współczynników przenoszenia dla cząsteczek o różnych masach oraz na metody wykorzystujące ruch rozdzielanej mieszaniny w polu potencjalnym. Bardzo metoda charakterystyczna Drugą klasą jest właśnie metoda wirówki gazowej, która jednak wymaga, nawet w celu laboratoryjnej demonstracji jej wspaniałych możliwości, bardzo imponujących prac rozwojowych, ze względu na absolutnie niestandardową konstrukcję wirówki gazowej. Zaproponowana, prawdopodobnie przez Diraca, mniej więcej w tym samym czasie co wirówka gazowa, metoda dyszy rozdzielającej (dysza Beckera, nazwana na cześć lidera pierwszej udanej pracy eksperymentalnej)

Atomy pierwiastków i cząsteczki substancji charakteryzują się określoną masą fizyczną (bezwzględną) m, na przykład masa atomu wodoru H wynosi 1,67 g, masa cząsteczki P4 wynosi 2,06-10 g, masa H cząsteczka wynosi 2,99-10 g, masa cząsteczki H2804 1,63 K) g. Bezwzględne masy atomów pierwiastków i cząsteczek substancji są niezwykle małe i stosowanie takich wartości jest niewygodne. Dlatego wprowadzono pojęcie względnej masy atomów i cząsteczek.

Względna masa cząsteczkowa związku chemicznego to liczba pokazująca, ile razy masa bezwzględna jednej cząsteczki tego związku jest większa od jednostki masy atomowej.

Wyznaczanie mas bezwzględnych atomów (oraz mas cząsteczek i ich fragmentów) spektroskopia mas.

Ogromną wartość ma określenie masy bezwzględnej zawartości jednej komórki elementarnej struktury krystalicznej. W razie potrzeby wymiary komórek elementarnych można mierzyć z bardzo dużą dokładnością (błąd mniejszy niż 0,01%). Pomiar gęstości jest trudniejszy, ale całkowity błąd pomiaru może wynosić do 0,1% masy komórki elementarnej (nie jest to jednak zbyt duży prace eksperymentalne). Oprócz określenia masy bezwzględnej komórki, informację o możliwej zawartości komórki można uzyskać ze struktur krystalicznych w inny sposób. Przestrzenna grupa symetrii, charakter i różnorodność równoważnych dopuszczalnych położeń węzłów oraz podstawowe wymagania, zgodnie z którymi intensywność obserwowanych odbić promieni rentgenowskich musi odpowiadać w dopuszczalnych granicach natężeniu obliczonemu dla założonej struktury kryształu, dają pewną kwotę informacji, które należy znaleźć zgodnie z jakimkolwiek zamierzeniem wzór chemiczny. Zatem niezależnie od obecności innych cząsteczek, w każdym wzorze musi znajdować się 46 cząsteczek wody na jednostkę struktura komórkowa hydraty typu I. Jeśli wymiary komórki elementarnej

Liczba Avogadra to liczba cząsteczek w gramie cząsteczce dowolnej substancji. Tę wartość można wyznaczyć różne metody, natomiast uzyskane wyniki różne sposoby, pokrywają się w granicach dokładności pomiaru. Obecnie przyjmuje się, że wartość liczby Avogadro wynosi 6,023-10. Liczba Avogadra jest stałą uniwersalną, niezależną od natury substancji i stanu jej skupienia. Aby obliczyć masę bezwzględną atomu lub cząsteczki, należy podzielić masę gramatomową lub gram-molekularną przez liczbę Avogadro. Na przykład,

Jedną z najważniejszych właściwości substancji jest jej masa cząsteczkowa. Ponieważ masy bezwzględne cząsteczek są bardzo małe, w obliczeniach stosuje się masy względne. Przez masę cząsteczkową substancji rozumie się zazwyczaj stosunek masy cząsteczki danej substancji do 1/12 masy atomu węgla. W związku z tym masy atomów pierwiastków chemicznych porównuje się również z 1/12 masy atomu węgla. Wtedy masa atomowa węgla wynosi 12, pozostałych pierwiastków (w zaokrągleniu) wodoru - 1, tlenu - 16, azotu - 14. Masę cząsteczki związku chemicznego określa się poprzez dodanie mas atomowych pierwiastków tworzących cząsteczkę. Na przykład masa cząsteczkowa dwutlenku węgla CO2 wynosi 12 + 2-16 = 44 (1 atom węgla o masie 12 i 2 atomy tlenu o masie 16). Masa cząsteczkowa metanu CH wynosi 12 + 4-1 = 16. Masę cząsteczkową niektórych najczęściej stosowanych gazów palnych i produktów ich spalania podano w tabeli. 1.1.

Oczywiście stany II i III nie są całkowicie stabilne i w wyniku ruchu termicznego mogą wystąpić oscylacje wokół tych położeń, a nawet rotacje. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta względna liczba cząsteczek w masie substancji, które nie odpowiadają najbardziej stabilnemu stanowi, ale nie może przekroczyć liczby cząsteczek w stanie podstawowym.

Dalton nie widział jakościowej różnicy między atomami prostymi i złożonymi, dlatego nie rozpoznał dwóch etapów (atomów i cząsteczek) w budowie materii. W tym sensie atomizm Daltona był krokiem wstecz w porównaniu z koncepcją elementarno-korpuskularną Łomonosowa. Jednakże racjonalnym ziarnem atomizmu Daltona była jego doktryna o masie atomów. Całkiem słusznie wierząc, że bezwzględne masy atomów są niezwykle małe, Dalton zaproponował określenie względnych mas atomowych. W tym przypadku masę atomu wodoru, jako najlżejszego ze wszystkich atomów, przyjęto jako jedność. Zatem Dalton jako pierwszy zdefiniował masę atomową pierwiastka jako stosunek masy atomu danego pierwiastka do masy atomu wodoru. Opracował także pierwszą tabelę mas atomowych 14 pierwiastków. Doktryna Daltona o masach atomowych odegrała nieocenioną rolę w przekształceniu chemii w naukę ilościową i odkryciu prawa okresowości. Dlatego

Konieczne jest rozróżnienie pojęć masy bezwzględnej cząsteczki i gram-cząsteczki. Zatem 10 gramów cząsteczek wody to 18 x 10 = 180 g, czyli w przybliżeniu szklanka wody, a 10 cząsteczek wody to niewielka ilość, której nie da się zważyć.

Jaki jest molekularny odpowiednik? Masa CO2 Masa bezwzględna cząsteczki CO2 wyrażona liczbami pierwszymi 3. Jak sformułowane jest prawo Avogadro 4. Jaką objętość zajmuje gramatyczna cząsteczka dowolnego gazu w normalnych warunkach?

Na podstawie przeprowadzonych eksperymentów ustalono wyraźną zależność pomiędzy masą bezwzględną rozproszonych cząsteczek aminokwasów a ich masami cząsteczkowymi.

Zobacz strony, na których wspomniany jest ten termin Masa bezwzględna cząsteczki:                      Podstawy chemii ogólnej, tom 2, wydanie 3 (1973) -- [

Względna masa atomowa

Atomy pierwiastków charakteryzują się pewną (jedynie wrodzoną) masą. Na przykład masa atomu H wynosi 1,67 . 10 -23 g, atom C - 1,995 . 10 -23 g, atom O - 2,66 . 10−23 lata

Używanie tak małych wartości jest niewygodne, więc koncepcja względna masa atomowa A r jest stosunkiem masy atomu danego pierwiastka do jednostki masy atomowej (1,6605 . 10-24 g).

Cząsteczka - najmniejsza cząsteczka substancje konserwujące Właściwości chemiczne tej substancji. Wszystkie cząsteczki zbudowane są z atomów i dlatego są również elektrycznie obojętne.

Skład cząsteczki jest przekazywany formuła molekularna, który odzwierciedla zarówno skład jakościowy substancji (symbole pierwiastków chemicznych wchodzących w skład jej cząsteczki), jak i jej skład ilościowy(niższe wskaźniki liczbowe odpowiadające liczbie atomów każdego pierwiastka w cząsteczce).

Masa atomów i cząsteczek

Do pomiaru mas atomów i cząsteczek w fizyce i chemii przyjęto ujednolicony system pomiarowy. Wielkości te mierzone są w jednostkach względnych.

Jednostka masy atomowej (amu) jest równa 1/12 masy M atom węgla 12 C ( M jeden atom 12 C jest równy 1,993 H10 -26 kg).

Względna masa atomowa pierwiastka (A r) jest bezwymiarową wielkością równą stosunkowi średniej masy atomu pierwiastka do 1/12 masy atomu 12 C. Przy obliczaniu względnej masy atomowej uwzględnia się skład izotopowy pierwiastka. Wielkie ilości A r określone zgodnie z tabelą D.I. Mendelejew

Bezwzględna masa atomowa (m) równa względnej masie atomowej pomnożonej przez 1 amu. Na przykład dla atomu wodoru masę bezwzględną definiuje się w następujący sposób:

M(H) = 1,008×1,661×10 -27 kg = 1,674×10 -27 kg

Względna masa cząsteczkowa związku (Mr) jest wielkością bezwymiarową równą stosunkowi masy M cząsteczki substancji do 1/12 masy atomu 12 C:

Względna masa cząsteczkowa jest równa sumie masy względne atomy tworzące cząsteczkę. Na przykład:

Pan(C2H6) = 2H A r(C) + 6H A r(H) = 2H12 + 6 = 30.

Bezwzględna masa cząsteczki jest równa względnej masie cząsteczkowej pomnożonej przez 1 amu.

2. Jaka jest masa molowa równoważnika?

odpowiedniki con odkryte przez Richtera w 1791 r. Atomy pierwiastków oddziałują ze sobą w ściśle określonych proporcjach – ekwiwalentach.

W SI odpowiednikiem jest część 1/z (urojona) cząstki X. X to atom, cząsteczka, jon itp. Z jest równe liczbie protonów, które cząstka X wiąże lub oddaje (równoważnik neutralizacji) lub liczbie elektronów, które cząstka X oddaje lub przyjmuje (równoważnik utleniania-redukcji) lub ładunkowi jonu X (równoważnik jonowy).

Masa molowa równoważnika o wymiarze – g/mol, jest stosunkiem masy molowej cząstki X do liczby Z.

Na przykład, masa cząsteczkowa Równoważnik pierwiastka określa się na podstawie stosunku masy molowej pierwiastka do jego wartościowości.

Prawo równoważności: Masy reagujących substancji odnoszą się do siebie jako masy molowe ich równoważników.

Wyrażenie matematyczne

gdzie m 1 i m 2 to masy reagentów,

Masy molowe ich odpowiedników.

Jeżeli reagująca część substancji charakteryzuje się nie masą, ale objętością V(x), wówczas w wyrażeniu prawa równoważników jej masę molową równoważnika zastępuje się objętością molową równoważnika.

3. Jakie są podstawowe prawa chemii?

Podstawowe prawa chemii. Prawo zachowania masy i energii sformułował M. W. Łomonosow w 1748 r. Masa substancji biorących udział w reakcjach chemicznych nie zmienia się. W 1905 roku Einstein wierzył w związek między energią i masą

E=m×c 2, s=3×10 8 m/s

Masa i energia to właściwości materii. Masa jest miarą energii. Energia jest miarą ruchu, zatem nie są one równoważne i nie przechodzą w siebie jednak za każdym razem, gdy zmienia się energia ciała mi, zmienia się jego masa M. W chemii jądrowej zachodzą znaczące zmiany masy.

Z punktu widzenia teorii atomowo-molekularnej atomy posiadają stała masa nie znikają i nie powstają z niczego, prowadzi to do zachowania masy substancji. Prawo zostało udowodnione eksperymentalnie. Na podstawie tego prawa są sporządzane równania chemiczne. Obliczenia ilościowe z wykorzystaniem równań reakcji nazywane są obliczeniami stechiometrycznymi. Wszystkie obliczenia ilościowe opierają się na prawie zachowania masy, dzięki czemu produkcję można planować i kontrolować.

4. Jakie są główne klasy związków nieorganicznych? Podaj definicję, podaj przykłady.

Proste substancje. Cząsteczki składają się z atomów tego samego typu (atomów tego samego pierwiastka). W reakcjach chemicznych nie mogą się rozłożyć na inne substancje.

Substancje złożone (lub związki chemiczne). Cząsteczki składają się z atomów różne rodzaje(atomy różnych pierwiastków chemicznych). W reakcjach chemicznych rozkładają się, tworząc kilka innych substancji.

Nie ma ostrej granicy między metalami i niemetalami, ponieważ Istnieją proste substancje, które wykazują podwójne właściwości.

5. Jakie są główne rodzaje reakcji chemicznych?

Istnieje ogromna różnorodność różnych reakcji chemicznych i kilka sposobów ich klasyfikacji. Najczęściej reakcje chemiczne klasyfikuje się ze względu na liczbę i skład reagentów i produktów reakcji. Według tej klasyfikacji wyróżnia się cztery rodzaje reakcji chemicznych - są to reakcje łączenia, rozkładu, podstawienia i wymiany.

Reakcja złożona to reakcja, w której reagentami są dwie lub więcej substancji prostych lub złożonych, a produktem jest jedna substancja złożona. Przykłady reakcji złożonych:

Tworzenie tlenku z prostych substancji - C + O 2 = CO 2, 2Mg + O 2 = 2MgO

Oddziaływanie metalu z niemetalem i wytwarzanie soli - 2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

Oddziaływanie tlenku z wodą - CaO + H 2 O = Ca(OH) 2

Reakcja rozkładu to reakcja, w której reagentem jest jedna substancja złożona, a produktem dwie lub więcej substancji prostych lub złożonych. Najczęściej reakcje rozkładu zachodzą po podgrzaniu. Przykłady reakcji rozkładu:

Rozkład kredy po podgrzaniu: CaCO 3 = CaO + CO 2

Rozkład wody pod wpływem prądu elektrycznego: 2H 2 O = 2H 2 + O 2

Rozkład tlenku rtęci po podgrzaniu - 2HgO = 2Hg + O2

Reakcja podstawienia to reakcja, w której reagentami są substancje proste i złożone, a produktami są także substancje proste i złożone, ale atomy jednego z pierwiastków w substancji złożonej zostają zastąpione atomami prostego odczynnika. Przykłady:

Podstawienie wodoru w kwasach - Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

Wypieranie metalu z soli - Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

Tworzenie alkaliów - 2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2

Reakcja wymiany- jest to reakcja, której reagenty i produkty są dwiema złożonymi substancjami, podczas których reagenty wymieniają się składniki, w wyniku czego powstają inne złożone substancje. Przykłady:

Oddziaływanie soli z kwasem: FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S

Oddziaływanie dwóch soli: 2K 3 PO 4 + 3MgSO 4 = Mg 3 (PO 4) 2 + 3K 2 SO 4

Istnieją reakcje chemiczne, których nie można zaklasyfikować do żadnego z wymienionych typów.

6. Przez kogo, kiedy i za pomocą jakich eksperymentów odkryto jądro atomu i stworzono model jądrowy atomu?

Jądrowy model atomu. Jeden z pierwszych modeli budowy atomu zaproponował angielski fizyk E. Rutherford. W eksperymentach dotyczących rozpraszania cząstek alfa wykazano, że prawie cała masa atomu skupia się w bardzo małej objętości - dodatnio naładowanym jądrze. Według modelu Rutherforda elektrony przemieszczają się wokół jądra w sposób ciągły na stosunkowo duże odległości, a ich liczba jest taka, że ​​ogólnie rzecz biorąc, atom jest elektrycznie obojętny. Później inni naukowcy potwierdzili obecność w atomie ciężkiego jądra otoczonego elektronami. Pierwsza próba stworzenia modelu atomu na podstawie zgromadzonych danych eksperymentalnych (1903) należy do J. Thomsona. Uważał, że atom jest elektrycznie obojętnym układem kulistym o promieniu w przybliżeniu równym 10–10 m. Dodatni ładunek atomu jest równomiernie rozłożony w całej objętości kuli, a wewnątrz znajdują się ujemnie naładowane elektrony (ryc. 6.1.1). Aby wyjaśnić widma emisji liniowej atomów, Thomson próbował określić położenie elektronów w atomie i obliczyć częstotliwości ich drgań wokół położeń równowagi. Jednak próby te zakończyły się niepowodzeniem. Kilka lat później w eksperymentach wielkiego angielskiego fizyka E. Rutherforda udowodniono, że model Thomsona był błędny.

7. Co nowego wprowadził N. Bohr do koncepcji atomu? Dawać streszczenie Postulaty Bohra w zastosowaniu do atomu wodoru.

Teoria Bohra dla atomu wodoru

Kierując się teorią Bohra dotyczącą atomu wodoru, Sommerfeld zaproponował regułę kwantyzacji taką, że model Bohra zastosowany do atomu wodoru nie jest sprzeczny z falową naturą elektronu postulowaną przez de Broglie. Wyprowadź wyrażenie na poziomy energetyczne atomu wodoru, korzystając z reguły Sommerfelda, zgodnie z którą dozwolone orbitale elektronowe to okręgi o długości będącej wielokrotnością długości fali elektronu.

Ponieważ liczby kwantowe I, m i nie wnoszą nic do energii stanu elektronowego, wszystkie możliwe stany na danym poziomie radialnym są energetycznie równe. Oznacza to, że w widmie będą obserwowane tylko pojedyncze linie, tak jak przewidywał Bohr. Powszechnie jednak wiadomo, że w widmie wodoru występuje drobna struktura, której badanie stało się impulsem do opracowania teorii Bohra-Sommerfelda dla atomu wodoru. Jest oczywiste, że prosta postać równania falowego nie do końca adekwatnie opisuje atom wodoru i dlatego jesteśmy na stanowisku, tylko nieznacznie Lepsze niż to, kiedy oparli się na modelu atomu Bohra.

8. Co jest określane i jakie może mieć wartości: główna liczba kwantowa N, wtórny (orbitalny) - ja, magnetyczny - m l i kręcić - SM?

Kwant nowe numery.

1. Główna liczba kwantowa, n– akceptuje wartości całkowite od 1 do ¥ (n=1 2 3 4 5 6 7...) lub wartości alfabetyczne (K L M N O P Q).

maksymalna wartość N odpowiada liczbie poziomów energii w atomie i odpowiada numerowi okresu w tabeli DI. Mendelejew charakteryzuje wartość energetyczną elektronu i wielkość orbitalu. Pierwiastek o n=3 ma 3 poziomy energii, znajduje się w trzecim okresie i ma większy rozmiar chmury elektronów oraz większą energię niż pierwiastek o n=1.

2. Orbitalna liczba kwantowa l przyjmuje wartości w zależności od głównego Liczba kwantowa i ma odpowiednie znaczenie liter.

l=0, 1, 2, 3… n-1

l – charakteryzuje kształt orbitali:

Orbitale o tej samej wartości N, nos różne znaczenia l Różnią się nieco energią, tj. poziomy są podzielone na podpoziomy.

Liczba możliwych podpoziomów jest równa głównej liczbie kwantowej.

3. Magnetyczna liczba kwantowa m l pobiera wartości z -l,…0…,+l.

Liczba możliwych wartości magnetycznej liczby kwantowej określa liczbę orbitali danego typu. Na każdym poziomie mogą znajdować się tylko:

jeden s jest orbitalem, ponieważ m l=0 przy l=0

trzy p – orbitale, m l= -1 0 +1, gdzie l=1

pięć orbitali d m l=-2 –1 0 +1 +2, gdzie l=2

siedem orbitali f.

Magnetyczna liczba kwantowa określa orientację orbitali w przestrzeni.

4. Spinowa liczba kwantowa (spin), m s.

Spin charakteryzuje moment magnetyczny elektronu, spowodowany obrotem elektronu wokół własnej osi zgodnie z ruchem wskazówek zegara i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.

Oznaczając elektron strzałką i orbital myślnikiem lub prostokątem, możesz to pokazać

Reguły charakteryzujące kolejność wypełniania orbitali.

Zasada Pauliego:

ll nr 2 i na poziomach - 2n 2

n+l), jeśli równe, z N- najmniejszy.

Reguła Hunda

9. Jak teoria Bohra wyjaśnia pochodzenie i strukturę liniową widm atomowych?

Teorię N. Bohra zaproponowano w 1913 roku, wykorzystując model planetarny Rutherforda i teorię kwantową Plancka-Einsteina. Planck uważał, że wraz z granicą podzielności materii – atomu, istnieje granica podzielności energii – kwantu. Atomy nie emitują energii w sposób ciągły, ale w określonych porcjach kwantów

Pierwszy postulat N. Bohra: istnieją ściśle określone dozwolone, tzw. orbity stacjonarne; istota, na której elektron nie absorbuje ani nie emituje energii. Dopuszczalne są tylko te orbity, dla których moment pędu równy iloczynowi m e ×V×r może zmieniać się w określonych częściach (kwantach), tj. skwantowany.

Stan atomu dla n=1 nazywamy normalnym, dla n=2,3... - wzbudzonym.

Prędkość elektronu maleje wraz ze wzrostem promienia, a energia kinetyczna i całkowita wzrasta.

Drugi postulat Bohra: Przechodząc z jednej orbity na drugą, elektron pochłania lub emituje kwant energii.

E daleko -E blisko =h×V. E=-21,76×10 -19 /n 2 J/atom=-1310 kJ/mol.

Energię taką trzeba wydać, aby przenieść elektron w atomie wodoru z pierwszej orbity Bohra (n=1) na nieskończenie odległą, tj. usunąć elektron z atomu, zamieniając go w dodatnio naładowany jon.

Teoria kwantowa Bohra wyjaśniła liniowy charakter widma atomów wodoru.

Wady:

1. Postuluje się, że elektron pozostaje tylko na orbitach stacjonarnych, jak w tym przypadku następuje przejście elektronów?

2. Wszystkie szczegóły widm nie są wyjaśnione, ich grubość jest różna.

Co nazywa się poziomem energii i podpoziomem energii w atomie?

Numer energia poziomy atom równy numerowi okresu, w którym się znajduje. Na przykład potas (K), pierwiastek czwartego okresu, ma 4 poziomy energii(n = 4). Podpoziom energii- zestaw orbitali z te same wartości główne i orbitalne liczby kwantowe.

11. Jaki mają kształt? S-, P- I D- chmury elektroniczne.

Podczas reakcji chemicznych jądra atomów pozostają niezmienione, zmienia się jedynie struktura powłok elektronowych w wyniku redystrybucji elektronów pomiędzy atomami. Zdolność atomów do oddawania lub pozyskiwania elektronów determinuje jego właściwości chemiczne.

Elektron ma naturę podwójną (fali cząsteczkowej). Ze względu na swoje właściwości falowe elektrony w atomie mogą mieć jedynie ściśle określone wartości energii, które zależą od odległości od jądra. Elektrony o podobnych wartościach energii tworzą poziom energii. Zawiera ściśle określoną liczbę elektronów - maksymalnie 2n 2. Poziomy energii dzielą się na podpoziomy s-, p-, d- i f-; ich liczba jest równa numerowi poziomu.

Liczby kwantowe elektronów

Stan każdego elektronu w atomie opisuje się zwykle za pomocą czterech liczb kwantowych: głównej (n), orbitalnej (l), magnetycznej (m) i spinowej (s). Pierwsze trzy charakteryzują ruch elektronu w przestrzeni, a czwarty wokół własnej osi.

Główna liczba kwantowa(N). Określa poziom energii elektronu, odległość poziomu od jądra i wielkość chmury elektronów. Akceptuje wartości całkowite (n = 1, 2, 3...) i odpowiada numerowi okresu. Z układ okresowy Dla dowolnego pierwiastka za pomocą numeru okresu można określić liczbę poziomów energii atomu oraz który poziom energii jest zewnętrzny.

Pierwiastek kadm Cd znajduje się w piątym okresie, co oznacza n = 5. W jego atomie elektrony są rozmieszczone na pięciu poziomach energetycznych (n = 1, n = 2, n = 3, n = 4, n = 5); piąty poziom będzie zewnętrzny (n = 5).

Orbitalna liczba kwantowa(l) charakteryzuje geometryczny kształt orbitalu. Akceptuje wartości liczb całkowitych od 0 do (n - 1). Niezależnie od numeru poziomu energii, każda wartość orbitalnej liczby kwantowej odpowiada orbitalowi o specjalnym kształcie. Zbiór orbitali o tych samych wartościach n nazywany jest poziomem energii, a zbiór orbitali o tych samych n i l nazywany jest podpoziomem.

l=0 s- podpoziom, s- orbital – kula orbitalna

l=1 p- podpoziom, p- orbital – orbital hantli

l=2 d- podpoziom, d- orbital – orbital złożony kształt

podpoziom f, orbital f - orbital o jeszcze bardziej złożonym kształcie

Na pierwszym poziom energii(n = 1) orbitalna liczba kwantowa l przyjmuje pojedynczą wartość l = (n - 1) = 0. Kształt mieszkania jest kulisty; Na pierwszym poziomie energii istnieje tylko jeden podpoziom – 1s. Dla drugiego poziomu energetycznego (n=2) orbitalna liczba kwantowa może przyjmować dwie wartości: l=0, s-orbital – kula większy rozmiar niż na pierwszym poziomie energetycznym; l = 1, p- orbital - hantle. Zatem na drugim poziomie energii istnieją dwa podpoziomy - 2s i 2p. Dla trzeciego poziomu energetycznego (n = 3) orbitalna liczba kwantowa l przyjmuje trzy wartości: l = 0, s-orbital jest większą kulą niż na drugim poziomie energetycznym; l = 1, p-orbital - hantle większy niż na drugim poziomie energii; l = 2, d jest orbitalem o złożonym kształcie.

Zatem na trzecim poziomie energii mogą znajdować się trzy podpoziomy energii - 3s, 3p i 3d.

12. Podaj sformułowanie zasady Pauliego i reguły Hunda.

Zasada Pauliego: atom nie może mieć dwóch lub więcej elektronów z tym samym zestawem wszystkich czterech liczb kwantowych. Z czego wynika, że ​​na jednym orbicie mogą znajdować się dwa elektrony o przeciwnie skierowanych spinach.

Maksymalna możliwa liczba elektronów:

na podpoziomie s - jeden orbital - 2 elektrony, tj. s2;

na p- – – trzy orbitale – 6 elektronów, tj. s. 6;

na d - – - pięć orbitali – 10 elektronów, tj. d 10;

na f- –– - siedem orbitali – 14 elektronów, tj. f 14.

Liczbę orbitali w podpoziomach określa się przez 2 l+1, a liczba na nich elektronów będzie wynosić 2×(2 l+1), liczba orbitali na podpoziomach jest równa kwadratowi głównej liczby kwantowej nr 2 i na poziomach - 2n 2, To. w pierwszym okresie układu okresowego pierwiastków mogą znajdować się maksymalnie 2 elementy, w drugim - 8, w trzecim - 18 elementów, w czwartym - 32.

Zgodnie z regułami I i II M.V. Klechkowskiego wypełnianie orbitali następuje w kolejności rosnącej sumy ( n+l), jeśli równe, z N- najmniejszy.

Formuły elektroniczne są napisane w następujący sposób:

1. Numer poziomu energii podaje się w postaci współczynnika numerycznego.

2. Ołów oznaczenia literowe podpoziom.

3. Liczbę elektronów na danym podpoziomie energii podaje się w formie wykładniczej, a wszystkie elektrony z danego podpoziomu sumuje się.

Rozmieszczenie elektronów w obrębie danego podpoziomu podlega Reguła Hunda: na danym podpoziomie elektrony mają tendencję do zajmowania maksymalnej liczby wolnych orbitali, tak że całkowity spin jest maksymalny.

13. Podaj sformułowanie reguł Klechkowskiego. Jak ustalają procedurę wypełniania OA?

Zgodnie z regułami I i II M.V. Klechkowskiego wypełnianie orbitali następuje w kolejności rosnącej sumy ( n+l), jeśli równe, z N- najmniejszy.

Formuły elektroniczne zapisuje się w następujący sposób:

1. Numer poziomu energii podaje się w postaci współczynnika numerycznego.

2. Podaj oznaczenia literowe podpoziomu.

3. Liczbę elektronów na danym podpoziomie energii podaje się w formie wykładniczej, a wszystkie elektrony z danego podpoziomu sumuje się.

14. Co nazywa się energią jonizacji, powinowactwem elektronowym, elektroujemnością i w jakich jednostkach się je mierzy?

Charakterystyka atomowa. Charakter chemiczny pierwiastka zależy od zdolności jego atomu do utraty lub zyskania elektronów. Zdolność tę można zmierzyć energia jonizacji atom i jego powinowactwo elektronowe.

Energia jonizacji to energia, którą należy wydać, aby usunąć elektron z atomu (jonu lub cząsteczki). Wyraża się go w dżulach lub elektronowoltach. 1 EV = 1,6×10 -19 J.

Energia jonizacji I jest miarą siły redukującej atomu. Im mniejsze jest I, tym większa jest siła redukcyjna atomu.

Najniższe wartości Mam elementy pierwszej grupy. Wartości I 2 dla nich gwałtownie rosną. Podobnie dla elementów s grupy II I 3 gwałtownie rośnie.

Największe wartości Pierwiastki p grupy VIII posiadają I 1. Ten wzrost energii jonizacji podczas przejścia od elementów s grupy I do p elementów grupy VIII jest spowodowany wzrostem efektywnego ładunku jądra.

Powinowactwo elektronowe to energia uwalniana, gdy elektron przyłącza się do atomu (jonu lub cząsteczki). Wyrażane również w J lub eV. Można powiedzieć, że powinowactwo elektronowe jest miarą zdolności utleniającej cząstek. Wiarygodne wartości E znaleziono tylko dla niewielkiej liczby elementów.

Największe powinowactwo do elektronów mają pierwiastki p z grupy VII (halogeny), ponieważ dodając jeden elektron do neutralnego atomu, uzyskują pełny oktet elektronów.

E(F) = 3,58 eV, E(Cl) = 3,76 eV

Najmniejsze, a nawet ujemne wartości E mają atomy o konfiguracji s 2 i s 2 p 6 lub w połowie wypełnionym podpoziomem p.

E (Mg) = -0,32 eV, E (Ne) = -0,57 eV, E (N) = 0,05 eV

Dodanie kolejnych elektronów jest niemożliwe. Zatem wielokrotnie naładowane aniony O 2-, N 3- nie istnieją.

Elektroujemność jest ilościową cechą zdolności atomu w cząsteczce do przyciągania elektronów do siebie. Zdolność ta zależy od I i E. Według Mullikena: EO = (I+E)/2.

Elektroujemności pierwiastków rosną wraz z okresem i maleją wraz z grupą.