Основные положения атомно-молекулярного учения. Атом. Молекула.
Основные положения атомно-молекулярного учения. Атом. Молекула.
В развитие атомно-молекулярного учения большой вклад внесли М. В. Ломоносов, Дж. Дальтон, А. Лавуазье, Ж. Пруст, А. Авогадро, Й. Берцелиус, Д. И. Менделеев, А. М. Бутлеров. Первый определил химию как науку М. В. Ломоносов. Ломоносов создал учение о строении вещества, заложил основу атомно-молекулярной теории. Оно сводится к следующим положениям:
1. Каждое вещество состоит из мельчайших, далее физически неделимых частиц ( Ломоносов называл их корпускулами, впоследствии они были названы молекулами).
2. Молекулы находятся в постоянном, самопроизвольном движении.
3. Молекулы состоят из атомов ( Ломоносов назвал их элементами).
4. Атомы характеризуются определенным размером и массой.
5. Молекулы могут состоять как из одинаковых, так и различных атомов.
Молекула — это наименьшая частица вещества, сохраняющая его состав и химические свойства. Молекула не может дробиться дальше без изменения химических свойств вещества. Между молекулами вещества существует взаимное притяжение, различное у разных веществ. Молекулы в газах притягиваются друг к другу очень слабо, тогда как между молекулами жидких и твердых веществ силы притяжения относительно велики. Молекулы любого вещества находятся в непрерывном движении. Этим явлением объясняется, например, изменение объема веществ при нагревании.
Атомами называются мельчайшие, химически неделимые частицы, из которых состоят молекулы. Атом — это наименьшая частица элемента, сохраняющая его химические свойства. Атомы различаются зарядами ядер, массой и размерами. При химических реакциях атомы не возникают и не исчезают, а образуют молекулы новых веществ. Элемент следует рассматривать как вид атомов с одинаковым зарядом ядра.
Химические свойства атомов одного и того же химического элемента одинаковы, такие атомы могут отличаться только массой. Разновидности атомов одного и того же элемента с различной массой, называются изотопами. Поэтому, разновидностей атомов больше, чем химических элементов.
Необходимо различать понятия «химический элемент» и «простое вещество».
Вещество — это определенная совокупность атомных и молекулярных частиц в любом из трех агрегатных состояний.
Агрегатные состояния вещества — состояние вещества, характеризующееся определенными свойствами (способность сохранять форму, объем).
Выделяют три основных агрегатных состояния: твёрдое тело, жидкость и газ. Иногда не совсем корректно к агрегатным состояниям причисляют плазму. Существуют и другие агрегатные состояния, например, жидкие кристаллы или конденсат Бозе — Эйнштейна.
Химический элемент — это общее понятие об атомах с одинаковым зарядом ядра и химическими свойствами.
Физических свойств, характерных для простого вещества, химическому элементу приписать нельзя.
Простые вещества — это вещества, состоящие из атомов одного и того же химического элемента. Один и тот же элемент может образовывать несколько простых веществ.
1. Все вещества состоят из атомов.
2. Атомы каждого вида (элемента) одинаковы между собой, но отличаются от атомов любого другого вида (элемента).
3. При взаимодействии атомов образуются молекулы: гомоядерные (при взаимодействии атомов одного элемента) или гетероядерные (при взаимодействии атомов разных элементов).
4. При физических явлениях молекулы сохраняются, при химических — разрушаются; при химических реакциях атомы в отличие от молекул сохраняются.
5. Химические реакции заключаются в образовании новых веществ из тех же самых атомов, из которых состоят первоначальные вещества.
examchemistry.com
Атомно — молекулярное учение.
1.
Все вещества состоят из молекул. Молекула — наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.2. Молекулы состоят из атомов. Атом — наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства. Различным элементам соответствуют различные атомы.
3. Молекулы и атомы находятся в непрерывном движении; между ними существуют силы притяжения и отталкивания.
Химический элемент — это вид атомов, характеризующийся определенными зарядами ядер и строением электронных оболочек. В настоящее время известно 117 элементов: 89 из них найдены в природе (на Земле), остальные получены искусственным путем. Атомы существуют в свободном состоянии, в соединениях с атомами того же или других элементов, образуя молекулы. Способность атомов вступать во взаимодействие с другими атомами и образовывать химические соединения определяется его строением. Атомы состоят из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, движущихся вокруг него, образуя электронейтральную систему, которая подчиняется законам, характерным для микросистем.
Атомное ядро — центральная часть атома, состоящая из Z протонов и N нейтронов, в которой сосредоточена основная масса атомов.
Заряд ядра — положительный, по величине равен количеству протонов в ядре или электронов в нейтральном атоме и совпадает с порядковым номером элемента в периодической системе. Сумма протонов и нейтронов атомного ядра называется массовым числом A = Z + N.
Изотопы — химические элементы с одинаковыми зарядами ядер, но различными массовыми числами за счет разного числа нейтронов в ядре.
Массовое число Заряд ядра | A Z | Э | 63 29 | Cu и | 65 29 | Cu; | 35 17 | Cl и | 37 17 | Cl |
Аллотропия — явление образования химическим элементом нескольких простых веществ, различающихся по строению и свойствам.
Химические формулы
Любое вещество может быть охарактеризовано качественным и количественным составом. Под качественным составом понимают набор химических элементов, образующих вещество, под количественным, в общем случае, соотношение между числом атомов этих элементов. Атомы, образующие молекулу, соединяются между собой в определенной последовательности, эта последовательность называется химическим строением вещества (молекулы).
Состав и строение молекулы может быть изображено с помощью химических формул. Качественный состав записывается в виде символов химических элементов, количественный – в виде подстрочных индексов у символа каждого элемента. Например: С6Н12О6.
Химическая формула — это условная запись состава вещества с помощью химических знаков (предложены в 1814 г. Й. Берцелиусом) и индексов (индекс — цифра, стоящая справа внизу от символа. Обозначает число атомов в молекуле). Химическая формула показывает, атомы каких элементов и в каком отношении соединены между собой в молекуле.
Химические формулы бывают следующих видов:
а) молекулярные – показывают сколько атомов элементов входят в состав молекулы вещества, например Н2О – одна молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода.
б) графические – показывают в каком порядке связаны атомы в молекуле, каждая связь изображается черточкой, для предыдущего примера графическая формула будет выглядеть так: Н—О—Н
в) структурные – показывают взаимное расположения в пространстве и расстояния между атомами, входящими в состав молекулы.
Необходимо иметь в виду, что однозначно идентифицировать вещество позволяют только структурные формулы, молекулярные или графические формулы могут соответствовать нескольким или даже многим веществам (особенно в органической химии).
Международная единица атомных масс равна 1/12 массы изотопа 12C — основного изотопа природного углерода.
1 а.е.м
= 1/12 m (12C) = 1,66057 10
Относительная атомная масса (Ar) — безразмерная величина, равная отношению средней массы атома элемента (с учетом процентного содержания изотопов в природе) к 1/12 массы атома 12C.
Средняя абсолютная масса атома (m) равна относительной атомной массе, умноженной на а.е.м.
Ar(Mg) = 24,312
m (Mg) = 24,312·1,66057 · 10-24 = 4,037 · 10-23 г
Относительная молекулярная масса (Mr) — безразмерная величина, показывающая, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массы атома углерода 12C.
Mr = mг / (1/12 mа(12C))
mr — масса молекулы данного вещества;
mа(12C) — масса атома углерода 12C.
Mr = S Aг(э). Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс всех элементов с учетом индексов.
Примеры.
Mr(B2O3) = 2 · Ar(B) + 3 · Ar(O) = 2 · 11 + 3 · 16 = 70
Mr (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
Абсолютная масса молекулы равна относительной молекулярной массе, умноженной на а.е.м. Число атомов и молекул в обычных образцах веществ очень велико, поэтому при характеристике количества вещества используют специальную единицу измерения — моль.
Количество вещества, моль. Означает определенное число структурных элементов (молекул, атомов, ионов). Обозначается n, измеряется в моль. Моль — количество вещества, содержащее столько же частиц, сколько содержится атомов в 12 г углерода.
Число Авогадро (N
Пример.
Сколько молекул содержится в 6,4 г серы?
Молекулярная масса серы равна 32 г /моль. Определяем количество г/моль вещества в 6,4 г серы:
n(s) = m(s) / M(s) = 6,4г / 32 г/моль = 0,2 моль
Определим число структурных единиц (молекул), используя постоянную Авогадро NA
N(s) = n(s) · NA = 0,2· 6,02· 1023 = 1,2· 1023
Молярная масса показывает массу 1 моля вещества (обозначается M).
M = m / n
Молярная масса вещества равна отношению массы вещества к соответствующему количеству вещества.
Молярная масса вещества численно равна его относительной молекулярной массе, однако первая величина имеет размерность г/моль, а вторая — безразмерная.
M = NА · m(1 молекула) = NА · Mг · 1 а.е.м. = (NА · 1 а.е.м.) · Mr = Mr
Это означает, что если масса некоторой молекулы равна, например, 80 а.е.м. (SO3), то масса одного моля молекул равна 80 г. Постоянная Авогадро является коэффициентом пропорциональности, обеспечивающим переход от молекулярных соотношений к молярным. Все утверждения относительно молекул остаются справедливыми для молей (при замене, в случае необходимости, а.е.м. на г) Например, уравнение реакции: 2Na + Cl2 2NaCl, означает, что два атома натрия реагируют с одной молекулой хлора или, что одно и то же, два моль натрия реагируют с одним молем хлора.
studfiles.net
3.Основные положения атомно-молекулярного учения
1.Химия как предмет естествознания Химия изучает ту форму движения материи, в которой происходит взаимодействие атомов с образованием новых определенных веществ.Химия-наука о оставе,строении и свойствах веществ, их превращении или явлениях, кот.эти превращения сопровождают.Современная химия включает:общую, органическую,коллоидную,аналитическую,физическую,геологическую,биохимию,химию строительных материалов.Предмет химии — химические элементы и их соединения, а также закономерности, которым подчиняются различные химические реакции. соединяет физико-математические и биолого-социальные науки.
2.Класс неорганических соединений. Основные химические свойства кислот, оснований, солей. По свойствам неорганических соединений разделяеют на след. Классы: оксиды, основания, кислоты, соли.Оксиды-соединение элементов с кислородом, в которых последний является более электроотрицательным элементом, а именно проявляет степень окисления -2. и имеет место связь только элемент О2.Общ.формула СхОу. Бывают:кислотные-способны к солеобразованию с основными оксидами и основаниями (SO3+Na2O=Na2SO4; So3+2NaOH=Na2SO4=h3O),основные-способны к солеобразовнию с кислотными оксидами и кислотами(СаО+СО2=СаСО3; СаО+2НСl=CaCl2+h3O ),амфотерные(к-ты и основ.)и с тем и с тем(ZnO,BeO,Cr2O3,SnO,PbO,MnO2).и несолеобразующие(CO,NO,N2O)Основания — вещества, при электролтической диссоциации которых анион м.б. только гидроксильная группа ОН. Кислотность основания-число ионов ОН образующихся при диссоциации гидроксида. Гидроксиды-вещества, содержащие группу ОН, получаются соединением оксидов с водой.Бывают 3видов: основные( основания) ,кислотные (кислородсодержащие кислоты) и амфотерные(амфолиты-проявляют основные и кислотные свойства Cr(OH)3,Zn(OH)2,Be(OH)2,Al(OH)3) Кислоты-вещества, при электролитической диссоциации кот. Катионом м.б. только + заряженный ион Н. Бывают: бескислородные,кислородсодержащие.Число Н-основность кислоты. мета и орто формы-молекулы воды. Соли—вещества, при электоролитической диссоциации которых катионом может быть ион аммония(Nh5) или ион металла, а анионом любой кислотный остаток Бывают:средние(полное замещение.состоят из кисотного остатка и иона метала), кислые(неполное замещение.наличие в составе незамещенных Н), основные (неполное замещение.наличие незамещенных ОН) По составу неорганические вещества делятся на бинарные – состоящие только из двух элементов, и многоэлементные – состоящие из нескольких элементов.
1.Все вещества состоят из молекул(корпускулы), при физических явлениях, молекулы сохраняются, при химических разрушаются.
2.Молекулы состоят из атомов(элементы), при химических реакциях атомы сохраняются.
3.Атомы каждого вида (элемента) одинаковы между собой, но отличаются от атомов любого другого вида.
4. При взаимодействии атомов образуются молекулы: гомоядерные (при взаимодействии атомов одного элемента) или гетероядерные (при взаимодействии атомов разных элементов).
5.Химичские реакции заключаются в образовании новых веществ, из тех же самых атомов, из которых состоят первоначальные вещества.+6.молек. и атомы находятся в непрерывном движении, а теплота состоит во внутреннем движении этих частиц
. Атом — наименьшая частица элемента, сохраняющая его химические свойства. Атомы различаются зарядами ядер, массой и размерами
Химический элемент — вид атомов с одинаково полож. Зарядом ядра. Физических свойств, характерных для простого вещества, химическому элементу приписать нельзя. Простые вещества — это вещества, состоящие из атомов одного и того же химического элемента. 4.Основные законы химии(закон сохранения, постоянства состава,кратных отношений, закон Авагадро) Закон сохранения: Масса веществ, вступающих в реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции. Закон постоянства состава: (любое хим. Соединение имеет один и тот же количественный состав независимо от способа его получения)Соотношения между массами элементов, входящих в сотав данного соединения,постоянны и не зависят от способа получения этого соединения.
Закон кратных отношений: Если два элемента образут друг с другом несколько химических соединений, то массы одного из элементов, приходящиеся в этих соединениях на одну и ту же массу другого, относятся между собой как небольшие целые числа.
Закон Авогадро. В равных объемах любых газов, взятых при одной и той же температуре при одинаковом давлении, содержится одно и то же число молекул.
5. Закон Эквивалентов. Эквивалент вещества— это такое количество вещества,какое взаимодействует с 1 молем атома водорода или вытесняет такое же количество атомов Н в хим. Реакций. Vэ(Л/Моль)- эквивалентный объем вещества, тоесть то объем одного эквивалента вещества в газообразном состояние.ЗАКОН.Все вещества реагируют в химических реакциях и образуются в эквивалентных количествах. Отношение эквивалентных масс, объемов, реагирующих или образующих вещества,прямо пропорционально отнощению их масс(объемов)илиилиЭ(простые)=А(атомная масса)/В(валентность элемента) Э(кислоты)=М(молярная масса)/осн(основание кислоты) Э(Гидроксида)=М/Кисл)Кислотность гидроксида) Э(аксиды соли)=M/а(количество атомов элемента образ. Оксид(соли)*в (валентность этого элемента или металла)
6. Строение атомов. Ядро. Ядерные реакции. Виды излучения. Модель по резерфорду:1.практически вся масса сосредоточена в ядре 2.+ компенисруются – 3.заряд равен номеру группы. Простейшим –Н водород Современное понятие хим. Элемента-вид атомов с одинаково полож. Зарядом ядря атом состоит из положительно заряженного ядра и электронной оболочки. Электронная оболочка образована электронами. Число электронов равно числу протонов, поэтому заряд атома в целом равен 0 Число протонов, заряд ядра и число электронов численно равны порядковому номеру химического элемента. практически вся масса атома сосредоточена в ядре. Электроны двигаются вокруг ядра атома, не беспорядочно, а в зависимости от энергии, которой они обладают, образуя так называемый электронный слой. На каждом электронном слое может располагаться определенное число электронов: на первом — не больше 2, на втором — не больше 8, на третьем — не больше 18. Число электронных слоев определяется по номеру периода Число электронов на последнем (внешнем) слое определяется по номеру группы в периоде происходит постепенное ослабление металлических свойств и возрастание свойств неметаллов Я́дерная реа́кция — процесс образования новых ядер или частиц при столкновениях ядер или частиц. Радиоактивностью называют самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопроваждающееся испусканием элементарных частиц или ядер.Виды излучений :альфа ,бета(отриц и полож) и гамма. Алфа частица – ядро атома гелия 4/2He. При испускании альфа-частиц ядро теряет два протона и два нейтрона,следовательно заряд уменьшается на 2, а массовое число на 4.отрицательная бэта частица – электрон . при испускании электрона заряд ядра увеличивается на единицу, а массовое число не изменяется. нестабильный изотоп оказывается настолько возбужденным, что испускание частицы не приводит к полному снятию возбуждения, тогда он выбрасывает порцию чистой энергии, называемой гамма-излучением. Атомы обладающие одинаковы зарядом ядра, но разными массовыми числами, называются изотопами(например 35/17 Cl и 37/17Cl) Атомы имеющие одинаковые массовые числа,но разное число протонов в ядре,называются изобарами(например 40/19K и 40/20Ca) Периодом полураспада (Т ½ )называется время,за которое распадается половина исходного количества радиоактивного изотопа.
studfiles.net
Атомно — молекулярная теория
Атомно-молекулярное учение – совокупность положений, аксиом и законов, которые описывают все вещества как набор молекул, состоящих из атомов.
Древнегреческие философы задолго до начала нашей эры в своих трудах уже выдвигали теорию существования атомов. Отвергая существование богов и потусторонних сил, они пытались объяснить все непонятные и загадочные явления природы естественными причинами – соединением и разъединением, взаимодействием и смешиванием невидимых человеческому глазу частичек – атомов. Но служители церкви на протяжении многих веков преследовали приверженцев и последователей учения об атомах, подвергали их гонениям. Но из-за отсутствия необходимых технических приспособлений философы древности не могли скрупулезно изучить природные явления, и под понятием «атом» у них скрывалось современное понятие «молекула».
Лишь в середине ХVIII века великий русский учёный М.В. Ломоносов обосновал атомно-молекулярные представления в химии. Основные положения его учения изложены в работе «Элементы математической химии» (1741 г.) и ряде других. Ломоносов назвал теорию корпускулярно-кинетической теорией.
М.В. Ломоносов четко разграничивал две ступени в строении вещества: элементы (в современном понимании – атомы) и корпускулы (молекулы). В основе его корпускулярно-кинетической теории (современного атомно-молекулярного учения) лежит принцип прерывности строения (дискретности) вещества: любое вещество состоит из отдельных частиц.
В 1745 году М.В. Ломоносов писал: «Элемент есть часть тела, не состоящая из каких-либо меньших и отличных между собою тел… Корпускулы есть собрание элементов в одну небольшую массу. Они однородны, если состоят из одинакового числа одних и тех же элементов, соединённых одинаковым образом. Корпускулы разнородны, когда элементы их различны и соединены различным образом или в различном числе; от этого зависит бесконечное разнообразие тел.
Молекула является наименьшей частицей вещества, обладающей всеми его химическими свойствами. Вещества, имеющие молекулярную структуру, состоят из молекул (большинство неметаллов, органические вещества). Значительная часть неорганических веществ состоит из атомов (атомная решётка кристалла) или ионов (ионная структура). К таким веществам относятся оксиды, сульфиды, различные соли, алмаз, металлы, графит и др. Носителем химических свойств в этих веществах является комбинация элементарных частиц (ионы или атомы), то есть кристалл представляет собой гигантскую молекулу.
Молекулы состоят из атомов. Атом – мельчайшая, далее химически неделимая составная часть молекулы.
Получается, молекулярная теория объясняет физические явления, которые происходят с веществами. Учение об атомах приходит на помощь молекулярной теории при объяснении химических явлений. Обе эти теории – молекулярная и атомная – объединяются в атомно-молекулярное учение. Сущность этого учения можно сформулировать в виде нескольких законов и положений:
- вещества состоят из атомов;
- при взаимодействии атомов образуются простые и сложные молекулы;
- при физических явлениях молекулы сохраняются, их состав не изменяется; при химических – разрушаются, их состав изменяется;
- молекулы веществ состоят из атомов; при химических реакциях атомы в отличие от молекул сохраняются;
- атомы одного элемента сходны друг с другом, но отличаются от атомов любого другого элемента;
- химические реакции заключаются в образовании новых веществ из тех же самых атомов, из которых состояли исходные вещества.
Благодаря своей атомно-молекулярной теории М.В. Ломоносов по праву считается родоначальником научной химии.
© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
blog.tutoronline.ru
Атомно-молекулярное учение
Содержание:
Введение……………………………………………………………………………. 3
1.ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОГО УЧЕНИЯ……………………………………………………………………………. 4
2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ………………… 7
Список использованной литературы:……………………………….. 15
Период с 1200 по 1700 г. в истории химии принято называть алхимическим. Движущей силой алхимии в течение 5 веков являлся бесплодный поиск некоего философского камня, превращающего благородные металлы в золото. Однако, несмотря на всю абсурдность основной идеи, алхимия накопила богатейший арсенал определенных знаний и практических приемов, позволяющих осуществлять многообразные химические превращения. В начале XVIII в. накопленные знания приобретают практическую важность, что связано с началом интенсивного развития металлургии и с необходимостью объяснить сопутствующие процессы горения, окисления и восстановления. Перенесение интересов в актуальную практическую сферу человеческой деятельности позволило ставить и решать задачи, приведшие к открытию основных законов химии, и способствовало становлению химии как науки.
Исключительное значение для развития химии имело атомно-молекулярное учение, колыбелью которого является Древняя Греция. Атомистика древнегреческих материалистов отделена от нас 25-ве-ковым периодом, однако логика греков поражает настолько, что философское учение о дискретном строении материи, развитое ими, невольно сливается в сознании с нашими сегодняшними представлениями.
Как же зародилась атомистика? Основным научным методом древнегреческих философов являлись дискуссия, спор. Для поиска “первопричин” в спорах обсуждались многие логические задачи, одной из которых являлась задача о камне: что произойдет если начать его дробить? Большинство философов считало, что этот процесс можно продолжать бесконечны. И только Левкип (500—440 до н. э.) и его школа утверждали, что этот процесс не бесконечен: при дроблении в конце концов получится такая частица, дальнейшее деление которой будет просто невозможно. Основываясь на этой концепции, Левкипп утверждал: материальный мир дискретен, он состоит из мельчайших частиц и пустоты.
Ученик Левкиппа Демокрит (460—370 до н. э.) назвал мельчайшие частицы “неделимые”, что по-гречески значит “атом”. Это название мы используем и сегодня. Демокрит, развил новое учение — “атомистику”, приписал атомам такие “современные” свойства, как размер и форму, способность к движению.
Последователь Демокрита Эпикур (342—270 до н. э.) придал древнегреческой атомистике завершенность, предположив, что у атомов существует внутренний источник движения и они сами способны взаимодействовать друг с другом.
Все положения древнегреческой атомистики выглядят удивительно современно, и нам они, естественно, понятны. Ведь любой из нас, ссылаясь на опыт науки, может описать множество интересных экспериментов, подтверждающих справедливость любой из выдвинутых концепций. Но совершенно непонятны они были 20—25 веков назад, поскольку никаких экспериментальных доказательств, подтверждающих справедливость своих идей, древнегреческие атомисты представить не могли.
Итак, хотя атомистика древних греков и выглядит удивительно современно, ни одно из ее положений в то время не было доказано. Следовательно” атомистика, развитая Л ев к и п п о м, Демокритом и Э п и кур о м, была и остается просто догадкой, смелым предположением, философской концепцией, но подкрепленной практикой. Это привело к тому, что одна из гениальных догадок человеческого разума постепенно была предана забвению.
Были и другие причины, из-за которых учение атомистов было надолго забыто. К сожалению, атомисты не оставили после себя систематических трудов, а отдельные записи споров и дискуссий, которые были сделаны, лишь с трудом позволяли составить правильное представление об учении в целом. Главное же заключается е том, что многие концепции атомистики были еретичны и официальная церковь не могла их поддерживать.
Об учении атомистов не вспоминали почти 20 веков. И лишь в XVII в. идеи древнегреческих атомистов были возрождены благодаря работам французского философа Пьера Гассенди (1592—1655 гг.). Почти 20 лет он потратил; чтобы восстановить и собрать воедино забытые концепции древнегреческих философов, которые он подробно изложил в своих трудах “С) жизни, нравах и учении Эпикура” и “Свод философии Эпикура”. Эти две книги, в которых воззрения древнегреческих материалистов впервые были изложены систематически, стали “учебником” для европейских ученых и философов. До этого единственным источником, дававшим информацию о воззрениях Д е м о к р и т а -а э п и к у р а, была поэма римского поэта Л у к р е ц и я “О природе вещей”.
История науки знает немало удивительных совпадений. Вот одно из них: возрождение древнегреческой атомистики совпадает по времени с установлением Р. Бойлем (1627—1691 гг.) фундаментальной закономерности, описывающей изменения объема газа от его давления. Качественное объяснение фактом, наблюдаемых Бойлем, может дать только атомистика: если газ имеет дискретное строение, т. е. состоит из атомов и пустоты, то легкость его сжатия обусловлена сближением атомов в результате уменьшения свободного пространства между ними.
Первая робкая попытка применения атомистики для объяснения количественно наблюдаемых явлений природы позволяет сделать два очень важных вывода:
1. Превратившись из философской гипотезы в научную концепцию, атомистика может стать мощным инструментом, позволяющим давать единственно правильную трактовку самым разнообразным явлениям природы.
2. Для скорейшего превращения атомистики из философской гипотезы в научную концепцию доказательство существования атомов необходимо прежде всего искать при изучении газов, а не жидких и твердых веществ, которыми до этого занимались химики.
Однако пройдет еще около 100 лет, прежде чем химики вплотную займутся исследованием газов. Тогда-то и последует каскад открытий простых веществ: водород, кислород, азот, хлор. А несколько позже газы помогут установить те законы, которые принято называть основными законами химии. Они и позволят сформулировать основные положения атомно-молекулярного учения.
Закон сохранения массы. Исключительное значение для химии имело установление закона сохранения массы, являющегося следствием всеобщего естественного закона сохранения материи и движения, сформулированного М.В.Ломоносовым (1711—1765 гг.) как всеобщий естественный закон в 1748 г. в письме к Д. Эйлеру: “Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что, сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому, ежели, где убудет несколько материи, то умножится в другом месте… Сей всеобщий закон простирается и в самые правила движения; ибо тело, движущее своей силой другое, столько же он у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает” (Ломоносов М. В. Труды по физике и химии.— М., 1951.—Т. II.-» С. 188).
Это положение, высказанное в виде философской концепции. М. В. Ломоносов подтвердил экспериментально в 1756 г., повторив опыты Р. Б о и л я по прокаливанию металлов в запаянных стеклянных сосудах (ретортах). Русский ученый установил, что если сосуд, содержащий металл, взвесить до и после прокаливания, не вскрывая его, то масса остается без изменений. При нагревании же металла во вскрытой реторте масса увеличивается за счет его соединения с воздухом, проникающим в сосуд.
Аналогичных выводы на основе экспериментом по прокаливанию металлов сделал в 1777 г. и А. Лавуазье (1743—1794 гг.), который (после открытия и 1774 г. Д. Пристли кислорода) уже знал качественный и количественный состав воздуха.
Например, оксид углерода (IV) можно получить по любой из указанных ниже реакций:
С+О2=СО2; 2СО+02=2С02; СаСОз=С02+СаО
В химически чистом образце этого оксида всегда содержится 27,29% С и 72,71% О. Отклонение от указанного состава свидетельствует о присутствии примесей. Утверждение, обратное закону о постоянстве состава веществ: каждому определенному составу отвечает только одно химическое соединение, неверно. Действительно, диметиловый эфир и этиловый спирт имеют одинаковый химический состав — С2НбО, но отличаются друг от друга структурой молекул, т. е. порядком соединения в них атомов (изомеры).
Закон эквивалентов. Химические элементы соединяются друг с другом в строго определенных количествах, соответствующих их эквивалентам (В. Рихтер, 1792—1794 гг.). Понятие эквивалента введено в химию для сопоставления соединительной способности различных элементов. Эквивалентом химического элемента называют такую его массу, которая соединяется с 1,008 ч. м. (части массы) водорода или 8 ч. м. кислорода или замещает эти массы в соединениях*
Отметим, что один и тот же элемент может иметь не один, а несколько эквивалентов. Так, эквивалент углерода в оксиде углерода (IV) равен трем, а в оксиде углерода (II) — шести.
Понятие эквивалента можно распространить и на сложные соединения типа кислот, солей и оснований.
Эквивалентом сложного соединения называют массу этого соединения, содержащую эквивалент водорода (кислоты) или эквивалент металлической составной части (основания, соли).
В общем виде закон эквивалентов можно сформулировать следующим образом:
Во всех химических реакциях взаимодействие различных веществ друг с другом происходит в соответствии с их эквивалентами, независимо от того, являются ли эти вещества простыми или сложными.
Закон кратных отношений. Если два элемента образуют друг с Другом несколько химических соединений, то на одну и ту же массу одного из них приходятся такие массы другого, которые относятся между собой как простые целые числа (Д. Дальтон, 1803 г.).
^Д. Дальтон (1776—1844 гг.) в дальнейшем, используя открытый им закол кратных отношений, закон эквивалентов и закон постоянства состава, создал новую версию атомистической теории, основанную на количественных соотношениях, возникающих при взаимодействии между химическими элементами.
Нетрудно убедиться, что закон кратных отношений представляет собой дальнейшее развитие закона эквивалентов, основанное на последовательном анализе рядов химических соединений, образующихся при взаимодействии друг с другом двух любых химических элементов. В простейшем случае указанный ряд может состоять из двух соединений. Например, при взаимодействии углерода и кислорода: образуются два соединения: оксид углерода (II) и оксид углерода- (IV).
Доказательство постоянства состава для самых разнообразных химических соединении уже являлось само по себе свидетельством в пользу дискретного строения материи. Применение же закона постоянства состава для анализа любого из указанных рядов показывает, что существование двух (или нескольких) соединений, образующихся при взаимодействии любой пары химических элементов, возможно лишь в том случае, когда состав соединений будет отличаться один от другого на целые атомы. Естественно, что эти различия в составе химических соединений ряда, впрочем, как и сами основные законы химии, справедливы лишь при условии, что материя действительно состоит из мельчайших неделимых частиц.
Выдвигая новую версию атомистической теории, опирающуюся на основные химические законы, и отдавая дань уважения древнегреческим философам-атомистам, Д. Дальтон сохранил предложенное ими название для мельчайших неделимых частиц материи — атом.
И наконец, использование закона постоянства состава и закона кратных отношений позволило Д. Дальтону установить значения относительных атомных масс элементов, принимая за единичную — массу атома водорода. Так, том Дальтона, обладающий конкретным материальным свойством — атомной массой, из отвлеченной модели превратился в конкретное химическое понятие. С введением в химию понятия “атомная масса” наука переходит на более высокую ступень своего развития.
Вместе с тем атомистика Дальтона еще не свободна от недостатков: в ней нет места молекулам, а существуют только “сложные атомы ”.
Закон объемных отношений и закон Авогадро. Объемы вступающих в реакцию газов относятся друг к другу, а также к объему получающихся газообразных продуктов как простые целые числа (Ж. Гей-Люссак, 1805 г.). Этот закон находится в серьезном противоречии с выводами атомистики Дальтона.
Для объяснения наблюдавшихся Ж. Гей-Люссаком закономерностей соединения газов оказалось необходимым предположить следующее:
1) любые газы (в том числе и простые) состоят не из атомов, а из молекул;
2) в равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.
Последнее утверждение, высказанное итальянским ученым А. А во га дров 1811 г., вошло в химию под именем закона Авогадро. Однако в начале XIX в. эти воззрения не получили должного признания: даже крупные химики того времени Д. Дальтон и И. Берцелиус отрицали возможность существования молекул, состоящих из нескольких одинаковых атомов. Прошло еще полвека, прежде чем на 1 Международном съезде химиков, состоявшемся в Карлсруэ (Германия) в сентябре 1860 г., были окончательно приняты основные химические представления (понятия об атомах и молекулах), зародившиеся в виде философского учения в Древней Греции (Левкипп, Демокрит, Эпикур), впервые развитые в виде научной концепции Д. Дальтоном, подтвержденные опытами Ж. Пруста, Ж. Гей-Люссака и окончательно сформулированные в трудах А. Авогадро и его ученика С.Канниццаро.
Таким образом, основные положения атомно-молекулярного учения можно сформулировать следующим образом:
-
Все вещества состоят из атомов.
-
Атомы каждого вида одинаковы между собой, но отличаются от атомов любого другого вида.
-
При взаимодействии атомов образуются молекулы: гомоядерные или гетероядерные.
-
При физических явлениях молекулы сохраняются; при химических – разрушаются; при химических реакциях атомы в отличии от молекул сохраняются.
-
Химические реакции заключаются в образовании новых веществ из тех же самых атомов, из которых состоят первоначальные вещества.
Моль равен количеству вещества, содержащего столько же структурных частиц данного вещества, сколько атомов содержится в углероде массой 12 г.
Физико-химический смысл понятия “моль” может быть уточнен после введения представлений об изотопах.
Для удобства расчетов, проводимых на основании химических реакций и учитывающих количества исходных реагентов и продуктов взаимодействия в молях, вводится молярная масса вещества.
Молярная масса М вещества представляет собой отношение его массы к количеству вещества: М =m
V
где m — масса в граммах, v — количество вещества в молях, М — молярная масса в г/моль — постоянная величина для каждого данного вещества.
Значение молярной массы численно совпадает с относительной молекулярной массой вещества или относительной атомной массой элемента.
Определение, данное молю, опирается на число структурных частиц, содержащихся в 12 г углерода. Было установлено, что указанная масса углерода содержит 6,02х10/23 атомов этого элемента. Следовательно, любой химический индивид количеством 1 моль содержит 6,02х10/23 структурных частиц (атомов или молекул).
Число N/A=6.02*10/23 носит название постоянной Авогадро и выведено с использованием закона Авогадро.
Из закона Авогадро следует, что два газа одинаковых объемов при одинаковых условиях, хотя и содержат одинаковое число молекул, имеют неодинаковые массы: масса одного газа во столько раз больше массы другого, во сколько раз относительная молекулярная масса первого больше, чем относительная молекулярная масса второго, т. е. плотности газов относятся как их относительные молекулярные массы.
Независимая оценка значения молярной массы М может быть проведена на основании обобщенного уравнения Клапейрона — Менделеева: PV=m х RT
Где Р – давление газа в замкнутой системе, V – объем системы, m – масса газа, R – молярная газовая постоянная, равная 8, 31*ДЖ/К*моль, Т – абсолютная температура.
1.Химия. Справочные материалы.М.-1989 г.
2. Общая и неорганическая химия. Т.Варламова, А. Кракова.М.-2000 г.
znakka4estva.ru
Атомно-молекулярное учение. Все о химии
Атомно-молекулярное учение впервые было разработано в 18 веке великим русским ученым М.В. Ломоносовым. В 1741 году он предоставил основные положения своего атомно-молекулярного учения научным кругам в сочинении «Элементы математической химии». После смерти М.В. Ломоносова и вплоть до наших дней учение претерпело ряд изменений по форме, но никогда — по содержанию.
В настоящее время основные положения атомно-молекулярное учение звучат следующим образом:
1. Все вещества на нашей планете состоят из молекул. Молекула – система или группа атомов, имеющая ярко выраженные химические свойства.
2. Все молекулы состоят из атомов. Атомы — конечные составные части химических элементов, обладающие химическими свойствами. Каждый химический элемент состоит из присущего только ему набору атомов.
3. Все молекулы и атомы за счет постоянного отталкивания и притяжения находятся в постоянном движении.
4. Молекулы простых веществ имеют в своем составе одинаковые атомы, молекулы сложных веществ – различные атомы.
Впервые атомно-молекулярное учение М.В. Ломоносова было применено английским химиком Дж. Дальтоном в 1808 году. В своей книге «Новая система химической философии» он попытался применить учение Ломоносова для осознания строения молекул и атомов. Но подлинное научное признание к атомно-молекулярному учению пришло спустя еще 50 лет. В 1860 году на Международном съезде химиков в городе Карлсруэ (Германия) основные положения учения были признаны и основными положениями химии.
В настоящее время атомно-молекулярное учение обрело свои границы. Оно действительно только для веществ в газообразном и парообразном состоянии. Для веществ в твердом состоянии оно действительно только в том случае, если кристаллическая решетка имеет молекулярную структуру. Большинство твердых веществ ее не имеют. К таким веществам относятся все соли, металлы, оксиды металлов, из отдельных веществ – алмаз и кремний.
Поделиться ссылкой
sitekid.ru
Атомно-молекулярное учение
Атомно-молекулярное учение и стехиометрия
Основные понятия и определения
Химия — часть естествознания, изучающая состав. строение и химические свойства веществ и их превращения, сопровождающиеся изменением состава.
Следует иметь в виду, что химия изучает низкоэнергетические преващения максимальная температура которых не превышает несколько тысяч градусов, давление — до 100 МПа. Эти превращения веществ называются химическими реакциями.
Под химическими свойствамивеществ понимают совокупность химических реакций, в которые они могут вступать. Как и физические свойства (цвет, плотность, твердость, электропроводность, температуры плавления и кипения), они определяются строением и составом вещества.
Простое химическое вещество(простое вещество) — это вещество, которое состоит из атомов одного и того же химического элемента.
Атом — мельчайшая частица простого вещества, сохраняющая все его основные химические свойства. Атом состоит из определенного числа протонов и нейтронов, составляющих ядро, и электронов, число которых равно числу протонов, то есть атом электронейтрален. В условиях химических реакций атом не может быть превращен в другие атомы.
Элемент — вид атомов, характеризующихся одинаковым числом протонов. Элементу присваивается атомный номер, равный числу протонов в его ядре, и ему дается название, первые буквы (латинского названия) которого являются символом элемента и, кроме того, обозначают один атом и один моль этого элемента. Например, элемент с атомным номером 18 называется Аргон (Argon — лат.) и обозначается Ar; этот знак (символ) данного элемента обозначает наличие одного атома или одного моля атомов (см. ниже). Атомный номер химического элемента равен его порядковому номеру в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.
Сложным химическим веществом (химическим соединением) является вещество, состоящее из атомов нескольких элементов. Многие химические соединения состоят из молекул, но также много соединений, имеющих немолекулярную структуру.
Молекулойназывается мельчайшая частица вещества, способная к самостоятельному существованию и обладающая всеми его химическими свойствами. Например, из молекул состоят хлороводород НСl (1 атом водорода соединен с 1 атомом хлора), аммиак NH3 (1 атом азота соединен с 3 атомами водорода), вода H2O (1 атом кислорода соединен с 2 атомами кислорода) и т.д.
В то же время во многих (обычно в кристаллических) химических соединениях нельзя выделить молекулы, так как они состоят из прочно связанных между собою атомов или ионов, на которые невозможно разделить сложное вещество, не изменив существенно его свойства. В этом случае состав вещества выражается формульной единицей.Например, формульная единица K2SO4 обозначает кристаллическое вещество сульфат калия, в котором на каждые 2 атома калия приходится 1 атом серы и 4 атома кислорода.
При описании состава и строения вещества иногда используют понятие о структурной единице (СЕ) –это более общее понятие, обозначающее любые атомы или их группы (в том числе молекулы и формульные единицы), которые используются для описания состава вещества.
Таким образом, состав вещества выражается его химической формулой, которая определяет соотношение между количеством атомов элементов в соединении или количеством атомов в простом веществе. Химическая формула выражает состав молекулы, если вещество имеет молекулярное строение, или является только формульной единицей вещества, если молекулы данного вещества не существуют.
Атомно-молекулярное учение
Представления об атомах как мельчайших неделимых частицах зародились в древней Греции. Основы современного атомно-молекулярного учения впервые сформулировал М.В. Ломоносов (1748), но его представления, изложенные в частном письме, были неизвестны большинству учёных. Поэтому основоположником современного атомно-молекулярного учения считается английский ученый Дж. Дальтон, который сформулировал (1803–1807) его основные постулаты.
1. Каждый элемент состоит из очень мелких частиц – атомов.
2. Все атомы одного элемента одинаковы.
3. Атомы различных элементов имеют разные массы и обладают разными свойствами.
4. Атомы одного элемента не превращаются в атомы других элементов в результате химических реакций.
5. Химические соединения образуются в результате комбинации атомов двух или нескольких элементов.
6. В данном соединении относительные количества атомов различных элементов всегда постоянны.
Эти постулаты вначале были косвенно доказаны совокупностью стехиометрическихзаконов. Стехиометрия — часть химии, которая изучает состав веществ и его изменение в ходе химических превращений. Это слово образовано от греческих слов «стехион» — элемент и «метрон» — мера. К законам стехиометрии относятся законы сохранения массы, постоянства состава, кратных отношений, объемных отношений, закон Авогадро и закон эквивалентов.
1.3. Стехиометрические законы
Законы стехиометрии считаются составными частями АМУ. На основании этих законов было введено понятие о химических формулах, химических уравнениях и валентности.
Похожие статьи:
poznayka.org
