خانه » مواد تزئینی » مفاد اصلی آموزش اتمی - مولکولی مختصر است. مفهوم و اشکال وجود یک عنصر شیمیایی. مفاهیم و قوانین اساسی شیمی

مفاد اصلی آموزش اتمی - مولکولی مختصر است. مفهوم و اشکال وجود یک عنصر شیمیایی. مفاهیم و قوانین اساسی شیمی

مبانی علم اتمی-مولکولی اولین بار توسط لومونوسوف بیان شد. در سال 1741، در یکی از اولین آثار خود - "عناصر شیمی ریاضی" - لومونوسوف مهمترین مفاد نظریه به اصطلاح جسمی ساختار ماده را که او ایجاد کرد، تنظیم کرد.

بر اساس ایده های لومونوسوف، همه مواد از ذرات کوچک "غیر حساس" تشکیل شده اند که از نظر فیزیکی غیرقابل تقسیم هستند و قادر به چسبندگی متقابل هستند. خواص مواد توسط خواص این ذرات تعیین می شود. لومونوسوف دو نوع از چنین ذرات را متمایز کرد: کوچکتر - "عناصر" که مطابق با اتم ها در درک مدرن از این اصطلاح است و بزرگتر - "جسم" که اکنون آنها را مولکول می نامیم.

هر جسم دارای ترکیبی مشابه کل ماده است. مواد شیمیایی مختلف نیز دارای ذرات با ترکیب متفاوت هستند. «اگر از تعداد یکسانی از عناصر یکسان تشکیل شده باشد که به یک شکل به هم متصل شده باشند، اجسام همگن هستند» و «جسم‌ها زمانی ناهمگن هستند که عناصر آن‌ها متفاوت باشند و به روش‌های مختلف یا به تعداد متفاوت به هم متصل شوند».

از تعاریف فوق واضح است که لومونوسوف معتقد بود که دلیل تفاوت در مواد تنها تفاوت در ترکیب اجسام نیست، بلکه آرایش متفاوت عناصر در جسم است.

لومونوسوف تأکید کرد که اجسام بر اساس قوانین مکانیک حرکت می کنند. بدون حرکت، اجسام نمی توانند با یکدیگر برخورد کنند یا بر روی یکدیگر اثر بگذارند و تغییر کنند. از آنجایی که تمام تغییرات در مواد ناشی از حرکت اجسام است، تبدیلات شیمیایی نه تنها با روش های شیمی، بلکه با روش های فیزیک و ریاضی نیز باید مورد مطالعه قرار گیرد.

در طول بیش از 200 سالی که از زندگی و کار لومونوسوف می گذرد، ایده های او در مورد ساختار ماده مورد آزمایش همه جانبه قرار گرفته است و اعتبار آنها کاملاً تأیید شده است. در حال حاضر تمام تصورات ما در مورد ساختار ماده، خواص مواد و ماهیت پدیده های فیزیکی و شیمیایی مبتنی بر علم اتمی-مولکولی است.

اساس آموزش اتمی-مولکولی اصل گسستگی (ناپیوستگی ساختار) ماده است: هر ماده چیزی پیوسته نیست، بلکه از ذرات بسیار کوچک منفرد تشکیل شده است. تفاوت بین مواد به دلیل تفاوت بین ذرات آنهاست; ذرات یک ماده یکسان هستند، ذرات مواد مختلف متفاوت هستند. تحت هر شرایطی، ذرات ماده در حرکت هستند. هر چه دمای بدن بالاتر باشد، این حرکت شدیدتر است.

برای اکثر مواد، ذرات مولکول هستند. یک مولکول کوچکترین ذره یک ماده است که دارای خواص شیمیایی است. مولکول ها نیز به نوبه خود از اتم تشکیل شده اند. اتم کوچکترین ذره یک عنصر است که دارای خواص شیمیایی است. یک مولکول می تواند دارای تعداد متفاوتی اتم باشد. بنابراین، مولکول های گازهای نجیب تک اتمی، مولکول های موادی مانند هیدروژن، نیتروژن دو اتمی، آب سه اتمی و غیره هستند. مولکول های پیچیده ترین مواد - پروتئین های بالاتر و اسیدهای نوکلئیک - از تعدادی اتم ساخته شده اند که در صدها هزار اندازه گیری می شود.

در این حالت، اتم ها می توانند نه تنها در نسبت های مختلف، بلکه به روش های مختلف با یکدیگر ترکیب شوند. بنابراین با تعداد نسبتاً کمی عناصر شیمیایی، تعداد مواد مختلف بسیار زیاد است.

دانش آموزان اغلب تعجب می کنند که چرا مولکول یک ماده خاص خواص فیزیکی خود را ندارد. برای درک بهتر پاسخ این سوال، اجازه دهید چندین ویژگی فیزیکی مواد را در نظر بگیریم، به عنوان مثال، نقطه ذوب و جوش، ظرفیت گرمایی، مقاومت مکانیکی، سختی، چگالی، هدایت الکتریکی.

خواصی مانند نقطه ذوب و جوش، استحکام مکانیکی و سختی با استحکام پیوندهای بین مولکول‌ها در یک ماده معین در حالت معین تجمع آن تعیین می‌شود. بنابراین، اعمال چنین مفاهیمی برای یک مولکول منفرد منطقی نیست. چگالی خاصیتی است که یک مولکول جداگانه دارد و می توان آن را محاسبه کرد. با این حال، چگالی یک مولکول همیشه بیشتر از چگالی یک ماده است (حتی در حالت جامد)، زیرا در هر ماده ای همیشه مقداری فضای آزاد بین مولکول ها وجود دارد. و خواصی مانند هدایت الکتریکی و ظرفیت گرمایی نه با خواص مولکول ها، بلکه توسط ساختار ماده به عنوان یک کل تعیین می شود. برای متقاعد شدن در این مورد، کافی است به یاد داشته باشید که این خواص زمانی که حالت تجمع یک ماده تغییر می کند بسیار تغییر می کند، در حالی که مولکول ها دستخوش تغییرات عمیق نمی شوند. بنابراین، مفاهیم برخی از خواص فیزیکی برای یک مولکول منفرد قابل اجرا نیستند، در حالی که برخی دیگر قابل اجرا هستند، اما این خواص خود از نظر اندازه برای مولکول و برای کل ماده متفاوت هستند.

در همه موارد ذرات تشکیل دهنده یک ماده مولکول نیستند. بسیاری از مواد در حالت جامد و مایع، به عنوان مثال بیشتر نمک ها، ساختار یونی دارند تا ساختار مولکولی. برخی از مواد ساختار اتمی دارند. ساختار جامدات و مایعات در فصل پنجم به تفصیل مورد بحث قرار خواهد گرفت، اما در اینجا فقط به این نکته اشاره می کنیم که در موادی که ساختار یونی یا اتمی دارند، حامل خواص شیمیایی مولکول ها نیستند، بلکه ترکیبی از یون ها یا اتم ها هستند. که این ماده را تشکیل می دهند.

  • سوال 31. آموزش نوین پیش دبستانی برای کودکان دارای معلولیت
  • سوال 8. میدان های الکترومغناطیسی غیریونیزان و تشعشعات. تابش لیزر. تابش یونیزه کننده.
  • عوامل مضر و خطرناک در محیط کار در مکان هایی که از تجهیزات مدرن کامپیوتری، شبکه های مخابراتی و وسایل الکترونیکی مختلف استفاده می شود.

    • مفاهیم اولیه شیمی، قوانین استوکیومتری

    اتمیسم شیمیایی (نظریه اتمی-مولکولی) از نظر تاریخی اولین مفهوم نظری بنیادی است که اساس علم شیمی مدرن را تشکیل می دهد. شکل گیری این نظریه بیش از صد سال به طول انجامید و با فعالیت های شیمیدانان برجسته ای مانند M.V. لومونوسوف، A.L. Lavoisier، J. Dalton، A. Avogadro، S. Cannizzaro.

    نظریه اتمی-مولکولی مدرن را می توان در قالب تعدادی از مقررات ارائه کرد:

    1. مواد شیمیایی ساختار گسسته (ناپیوسته) دارند. ذرات ماده در حرکت حرارتی پر هرج و مرج دائمی هستند.

    2. واحد ساختاری اساسی یک ماده شیمیایی اتم است.

    3. اتم ها در یک ماده شیمیایی به یکدیگر پیوند می خورند تا ذرات مولکولی یا دانه های اتمی (ساختارهای فوق مولکولی) را تشکیل دهند.

    4. مواد پیچیده (یا ترکیبات شیمیایی) از اتم های عناصر مختلف تشکیل شده اند. مواد ساده از اتم های یک عنصر تشکیل شده اند و باید به عنوان ترکیبات شیمیایی هم هسته در نظر گرفته شوند.

    هنگام تدوین اصول اساسی نظریه اتمی-مولکولی، ما مجبور شدیم چندین مفهوم را معرفی کنیم که باید با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار گیرند، زیرا آنها در شیمی مدرن اساسی هستند. اینها مفاهیم "اتم" و "مولکول"، به طور دقیق تر، ذرات اتمی و مولکولی هستند.

    ذرات اتمی شامل خود اتم، یون های اتمی، رادیکال های اتمی و یون های رادیکال اتمی هستند.

    اتم کوچکترین ذره خنثی الکتریکی یک عنصر شیمیایی است که حامل خواص شیمیایی آن است و از یک هسته با بار مثبت و یک پوسته الکترونی تشکیل شده است.

    یون اتمییک ذره اتمی است که بار الکترواستاتیکی دارد، اما الکترون های جفت نشده ندارد، به عنوان مثال، Cl - یک آنیون کلرید است، Na + یک کاتیون سدیم است.

    رادیکال اتمی- یک ذره اتمی خنثی الکتریکی حاوی الکترون های جفت نشده. به عنوان مثال، اتم هیدروژن در واقع یک رادیکال اتمی است - H × .

    ذره ای اتمی که دارای بار الکترواستاتیک و الکترون های جفت نشده باشد نامیده می شود یون رادیکال اتمینمونه ای از چنین ذره ای کاتیون Mn 2+ است که حاوی پنج الکترون جفت نشده در زیرسطح d (3d 5) است.

    یکی از مهمترین خصوصیات فیزیکی یک اتم جرم آن است. از آنجایی که قدر مطلق جرم یک اتم ناچیز است (جرم اتم هیدروژن 1.67 × 10-27 کیلوگرم است)، شیمی از مقیاس جرم نسبی استفاده می کند که در آن 1/12 از جرم اتم کربن ایزوتوپ- 12 به عنوان واحد انتخاب می شود. جرم اتمی نسبی نسبت جرم یک اتم به 1/12 جرم اتم کربن ایزوتوپ 12 C است.

    لازم به ذکر است که در سیستم تناوبی D.I. مندلیف میانگین جرم اتمی ایزوتوپی عناصر را ارائه می‌کند که عمدتاً با چندین ایزوتوپ نشان داده می‌شوند که به نسبت محتوای آنها در طبیعت به جرم اتمی یک عنصر کمک می‌کنند. بنابراین، عنصر کلر با دو ایزوتوپ - 35 Cl (75 mol.%) و 37 Cl (25 mol.%) نشان داده می شود. میانگین جرم ایزوتوپی عنصر کلر 35.453 amu است. (واحد جرم اتمی) (35×0.75 + 37×0.25).

    مشابه ذرات اتمی، ذرات مولکولی شامل خود مولکول ها، یون های مولکولی، رادیکال های مولکولی و یون های رادیکال می شوند.

    ذره مولکولی کوچکترین مجموعه پایدار از ذرات اتمی به هم پیوسته است که حامل خواص شیمیایی یک ماده است.این مولکول فاقد بار الکترواستاتیکی است و الکترون جفت نشده ندارد.

    یون مولکولییک ذره مولکولی است که بار الکترواستاتیکی دارد، اما الکترون های جفت نشده ندارد، به عنوان مثال، NO 3 - یک آنیون نیترات است، NH 4 + یک کاتیون آمونیوم است.

    رادیکال مولکولییک ذره مولکولی خنثی الکتریکی حاوی الکترون های جفت نشده است. اکثر رادیکال ها ذرات واکنشی با طول عمر کوتاه (در حد 10-3-10-5 ثانیه) هستند، اگرچه رادیکال های نسبتاً پایدار در حال حاضر شناخته شده اند. بنابراین رادیکال متیل × CH 3 یک ذره معمولی ناپایدار است. با این حال، اگر اتم های هیدروژن موجود در آن با رادیکال های فنیل جایگزین شوند، یک رادیکال مولکولی پایدار تری فنیل متیل تشکیل می شود.

    مولکول هایی با تعداد فرد الکترون مانند NO یا NO 2 را نیز می توان رادیکال های آزاد بسیار پایدار در نظر گرفت.

    ذره مولکولی که دارای بار الکترواستاتیکی و الکترون های جفت نشده باشد نامیده می شود یون رادیکال مولکولی. نمونه ای از چنین ذره ای کاتیون رادیکال اکسیژن – ×O 2 + است.

    یکی از ویژگی های مهم یک مولکول وزن مولکولی نسبی آن است. جرم مولکولی نسبی (Mr) نسبت میانگین جرم ایزوتوپی یک مولکول است که با در نظر گرفتن محتوای طبیعی ایزوتوپ ها محاسبه می شود، به 1/12 جرم اتم کربن ایزوتوپ 12 C..

    بنابراین، ما دریافتیم که کوچکترین واحد ساختاری هر ماده شیمیایی یک اتم یا بهتر است بگوییم یک ذره اتمی است. به نوبه خود، در هر ماده ای، به استثنای گازهای بی اثر، اتم ها توسط پیوندهای شیمیایی به یکدیگر متصل می شوند. در این حالت، تشکیل دو نوع ماده امکان پذیر است:

    · ترکیبات مولکولی که در آنها می توان کوچکترین حاملهای خواص شیمیایی را که ساختار پایداری دارند جدا کرد.

    · ترکیبات یک ساختار فوق مولکولی، که دانه های اتمی هستند که در آنها ذرات اتمی با پیوندهای کووالانسی، یونی یا فلزی به هم متصل می شوند.

    بر این اساس، موادی که ساختار فوق مولکولی دارند، بلورهای اتمی، یونی یا فلزی هستند. به نوبه خود، مواد مولکولی کریستال های مولکولی یا مولکولی-یونی را تشکیل می دهند. موادی که در شرایط عادی در حالت تجمع گازی یا مایع هستند، ساختار مولکولی نیز دارند.

    در واقع، هنگام کار با یک ماده شیمیایی خاص، با اتم ها یا مولکول های منفرد سر و کار نداریم، بلکه با مجموعه ای از تعداد بسیار زیادی ذرات سروکار داریم که سطوح سازماندهی آن ها را می توان با نمودار زیر نشان داد:

    برای توصیف کمی آرایه‌های بزرگ ذرات، که ماکروبدی هستند، مفهوم خاصی از "مقدار ماده" به عنوان تعداد کاملاً مشخصی از عناصر ساختاری آن معرفی شد. واحد کمیت یک ماده مول است. خال مقداری ماده است(ن) ، حاوی تعداد واحدهای ساختاری یا فرمولی به تعداد اتم های موجود در 12 گرم ایزوتوپ کربن 12 C.در حال حاضر، این عدد کاملاً دقیق اندازه گیری شده است و 6.022 × 10 23 (عدد آووگادرو، N A) است. اتم‌ها، مولکول‌ها، یون‌ها، پیوندهای شیمیایی و دیگر اشیاء جهان خرد می‌توانند به عنوان واحدهای ساختاری عمل کنند. مفهوم "واحد فرمول" برای مواد با ساختار فوق مولکولی استفاده می شود و به عنوان ساده ترین رابطه بین عناصر تشکیل دهنده آن (فرمول ناخالص) تعریف می شود. در این حالت واحد فرمول نقش یک مولکول را بر عهده می گیرد. به عنوان مثال، 1 مول کلرید کلسیم حاوی 6.022 × 1023 واحد فرمول - CaCl 2 است.

    یکی از ویژگی های مهم یک ماده جرم مولی آن است (M, kg/mol, g/mol). جرم مولی جرم یک مول از یک ماده است. جرم مولکولی نسبی و جرم مولی یک ماده از نظر عددی یکسان است، اما ابعاد متفاوتی دارند، به عنوان مثال، برای آب M r = 18 (جرم اتمی و مولکولی نسبی مقادیر بی بعد هستند)، M = 18 گرم در مول. مقدار ماده و جرم مولی با یک رابطه ساده مرتبط هستند:

    قوانین اساسی استوکیومتری که در اواخر قرن هفدهم و هجدهم تدوین شدند، نقش عمده ای در شکل گیری اتمیسم شیمیایی داشتند.

    1. قانون بقای جرم (M.V. Lomonosov، 1748).

    مجموع جرم محصولات واکنش برابر است با مجموع جرم موادی که برهم کنش داشته اند.. در شکل ریاضی، این قانون با معادله زیر بیان می شود:

    علاوه بر این قانون، قانون بقای جرم یک عنصر است (A. Lavoisier, 1789). طبق این قانون در طی یک واکنش شیمیایی، جرم هر عنصر ثابت می ماند.

    قوانین M.V. لومونوسوا و A. Lavoisier توضیح ساده ای در چارچوب نظریه اتمی پیدا کردند. در واقع، در طول هر واکنش، اتم های عناصر شیمیایی بدون تغییر و در مقادیر ثابت باقی می مانند، که مستلزم ثبات جرم هر عنصر به طور جداگانه و سیستم مواد به عنوان یک کل است.

    قوانین مورد بررسی برای شیمی اهمیت تعیین کننده ای دارند، زیرا به فرد اجازه می دهد تا واکنش های شیمیایی را با استفاده از معادلات مدل سازی کند و محاسبات کمی را بر اساس آنها انجام دهد. البته باید توجه داشت که قانون بقای جرم کاملاً دقیق نیست. همانطور که از نظریه نسبیت (A. Einstein, 1905) بر می آید، هر فرآیندی که با آزاد شدن انرژی اتفاق می افتد با کاهش جرم سیستم مطابق با معادله همراه است:

    که در آن DE انرژی آزاد شده، Dm تغییر جرم سیستم، c سرعت نور در خلاء (3.0×10 8 m/s) است. در نتیجه، معادله قانون بقای جرم باید به شکل زیر نوشته شود:

    بنابراین، واکنش های گرمازا با کاهش جرم و واکنش های گرماگیر با افزایش جرم همراه است. در این مورد، قانون بقای جرم را می توان به صورت زیر فرموله کرد: در یک سیستم ایزوله مجموع جرم ها و انرژی های کاهش یافته یک کمیت ثابت است. با این حال، برای واکنش‌های شیمیایی که اثرات حرارتی آن‌ها در صدها کیلوژول بر مول اندازه‌گیری می‌شود، عیب جرمی 10-8-10-9 گرم است و به صورت تجربی قابل تشخیص نیست.

    2. قانون ثبات ترکیب (J. Proust, 1799-1804).

    یک ماده شیمیایی منفرد از ساختار مولکولی، مستقل از روش تهیه آن، ترکیب کمی و کیفی ثابتی دارد.. ترکیباتی که از قانون ترکیب ثابت پیروی می کنند نامیده می شوند کور رنگی. دالتونیدها همگی ترکیبات آلی شناخته شده در حال حاضر (حدود 30 میلیون) و بخشی (حدود 100 هزار) از مواد معدنی هستند. موادی که ساختار غیر مولکولی دارند ( برتولیدس) از این قانون تبعیت نمی کند و ممکن است بسته به روش به دست آوردن نمونه ترکیب متغیری داشته باشد. این شامل اکثریت (حدود 500 هزار) مواد معدنی است. اینها عمدتاً ترکیبات دوتایی عناصر d (اکسیدها، سولفیدها، نیتریدها، کاربیدها و غیره) هستند. نمونه ای از یک ترکیب با ترکیب متغیر، اکسید تیتانیوم (III) است که ترکیب آن از TiO 1.46 تا TiO 1.56 متغیر است. دلیل ترکیب متغیر و غیر منطقی بودن فرمول های برتولید، تغییرات در ترکیب برخی از سلول های ابتدایی کریستال (نقص در ساختار بلوری) است که تغییر شدیدی در خواص ماده ایجاد نمی کند. برای دالتونیدها، چنین پدیده ای غیرممکن است، زیرا تغییر در ترکیب مولکول منجر به تشکیل یک ترکیب شیمیایی جدید می شود.

    3. قانون معادل ها (I. Richter, J. Dalton, 1792-1804).

    جرم مواد واکنش دهنده با جرم معادل آنها نسبت مستقیم دارد.

    که در آن E A و E B جرمهای معادل مواد واکنش دهنده هستند.

    جرم معادل یک ماده، جرم مولی معادل آن است.

    معادل ذره‌ای واقعی یا شرطی است که در واکنش‌های اسید-باز یک کاتیون هیدروژن، در واکنش‌های ردوکس یک الکترون، یا در واکنش‌های مبادله با یک معادل از هر ماده دیگری برهمکنش می‌دهد یا به دست می‌آورد.. به عنوان مثال، هنگامی که روی فلزی با یک اسید واکنش می دهد، یک اتم روی دو اتم هیدروژن را جابجا می کند و دو الکترون تولید می کند:

    Zn + 2H + = Zn 2 + + H 2

    Zn 0 - 2e - = Zn 2+

    بنابراین، معادل روی 1/2 اتم آن است، یعنی. 1/2 روی (ذره شرطی).

    عددی که نشان می دهد کدام قسمت از واحد مولکول یا فرمول یک ماده معادل آن است، ضریب هم ارزی نامیده می شود - f e.. جرم معادل یا جرم مولی معادل به عنوان حاصل ضرب ضریب هم ارزی و جرم مولی تعریف می شود:

    به عنوان مثال، در واکنش خنثی سازی، اسید سولفوریک دو کاتیون هیدروژن تولید می کند:

    H 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + 2H 2 O

    بر این اساس، معادل اسید سولفوریک 1/2 H 2 SO 4، ضریب هم ارزی 1/2 و جرم معادل (1/2) × 98 = 49 گرم در مول است. هیدروکسید پتاسیم به یک کاتیون هیدروژن متصل می شود، بنابراین معادل آن واحد فرمول، ضریب هم ارزی برابر با یک و جرم معادل برابر با جرم مولی است، یعنی. 56 گرم در مول.

    از مثال های در نظر گرفته شده مشخص می شود که هنگام محاسبه جرم معادل، تعیین ضریب هم ارزی ضروری است. یک سری قوانین برای این وجود دارد:

    1. ضریب هم ارزی یک اسید یا باز برابر با 1/n است که n تعداد کاتیون های هیدروژن یا آنیون های هیدروکسید درگیر در واکنش است.

    2. ضریب هم ارزی نمک برابر است با ضریب واحد تقسیم بر حاصل ضرب ظرفیت (v) کاتیون فلز یا باقیمانده اسید و تعداد آنها (n) در نمک (شاخص استوکیومتری در فرمول):

    به عنوان مثال، برای Al 2 (SO 4) 3 - f e = 1/6

    3. ضریب هم ارزی یک عامل اکسید کننده (عامل کاهنده) برابر است با ضریب واحد تقسیم بر تعداد الکترون های متصل (اهدا شده) توسط آن.

    باید به این نکته توجه داشت که یک ترکیب ممکن است در واکنش های مختلف ضریب هم ارزی متفاوتی داشته باشد. به عنوان مثال، در واکنش های اسید-باز:

    H 3 PO 4 + KOH = KH 2 PO 4 + H 2 O f e (H 3 PO 4) = 1

    H 3 PO 4 + 2KOH = K 2 HPO 4 + 2H 2 O f e (H 3 PO 4) = 1/2

    H 3 PO 4 + 3KOH = K 3 PO 4 + 3H 2 O f e (H 3 PO 4) = 1/3

    یا در واکنش های ردوکس:

    KMn 7 + O 4 + NaNO 2 + H 2 SO 4 ® Mn 2 + SO 4 + NaNO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

    MnO 4 - + 8H + + 5e - ® Mn 2+ + 4H 2 O f e (KMnO 4) = 1/5

    پایه های نظریه اتمی-مولکولی توسط دانشمند روسی M.V Lomonosov (1741) و دانشمند انگلیسی J. Dalton (1808) ایجاد شد.

    نظریه اتمی-مولکولی آموزه ساختار ماده است که مفاد اصلی آن عبارتند از:

    1. همه مواد از مولکول و اتم تشکیل شده اند. یک مولکول کوچکترین ذره یک ماده است که می تواند به طور مستقل وجود داشته باشد و بدون از دست دادن خواص شیمیایی اولیه ماده نمی تواند بیشتر خرد شود. خواص شیمیایی یک مولکول با ترکیب و ساختار شیمیایی آن تعیین می شود.

    2. مولکول ها در حرکت مداوم هستند. مولکول ها به طور تصادفی و پیوسته حرکت می کنند. سرعت حرکت مولکول ها به حالت تجمع مواد بستگی دارد. با افزایش دما، سرعت حرکت مولکولی افزایش می یابد.

    3. مولکول های یک ماده یکسان هستند، اما مولکول های مواد مختلف از نظر جرم، اندازه، ساختار و خواص شیمیایی متفاوت هستند. هر ماده ای تا زمانی وجود دارد که مولکول های آن باقی می مانند. به محض از بین رفتن مولکول ها، ماده داده شده وجود ندارد: مولکول های جدید، مواد جدید پدید می آیند. در طی واکنش های شیمیایی، مولکول های برخی از مواد از بین می روند و مولکول های مواد دیگر تشکیل می شوند.

    4. مولکول ها از ذرات کوچکتر - اتم ها تشکیل شده اند. اتم کوچکترین ذره یک عنصر شیمیایی است که از نظر شیمیایی قابل تجزیه نیست.

    بنابراین، اتم ویژگی های عنصر را تعیین می کند.

    اتم- یک ذره خنثی الکتریکی متشکل از یک هسته با بار مثبت و الکترون هایی با بار منفی.

    عنصر شیمیایینوعی اتم نامیده می شود که با مجموعه خاصی از خواص مشخص می شود.

    در حال حاضر، عنصر به عنوان گونه ای از اتم ها تعریف می شود که دارای بار هسته ای یکسان هستند.

    موادی که مولکول آنها از اتم های یک عنصر تشکیل شده است نامیده می شوند مواد ساده(C، H 2، N 2، O 3، S 8، و غیره).

    موادی که مولکول آنها از اتم های دو یا چند عنصر تشکیل شده است نامیده می شوند مواد پیچیده ( H 2 O، H 2 SO 4، KHCO 3 و غیره). تعداد و آرایش نسبی اتم ها در یک مولکول ضروری است.

    توانایی اتم های یک عنصر برای تشکیل چندین ماده ساده که از نظر ساختار و خواص متفاوت هستند نامیده می شود آلوتروپی،و مواد تشکیل شده - تغییرات یا تغییرات آلوتروپیک،به عنوان مثال، عنصر اکسیژن دو تغییر آلوتروپیک را تشکیل می دهد: O 2 - اکسیژن و O 3 - ازن. عنصر کربن - سه: الماس، گرافیت و کاربین و غیره.

    پدیده آلوتروپی به دو دلیل ایجاد می شود: تعداد متفاوت اتم ها در مولکول (اکسیژن O 2 و ازن O 3) یا تشکیل اشکال کریستالی مختلف (الماس، گرافیت و کاربین).

    عناصر معمولاً با نمادهای شیمیایی مشخص می شوند. همیشه باید یاد آوردن،که هر نماد یک عنصر شیمیایی به این معنی است:



    1. نام عنصر;

    2. یک اتم از آن;

    3. یک مول از اتم های آن;

    4. جرم اتمی نسبی عنصر.

    5. موقعیت آن در جدول تناوبی عناصر شیمیایی

    DI. مندلیف.

    بنابراین، برای مثال، علامت اسآنچه پیش روی ماست را نشان می دهد:

    1. عنصر شیمیایی گوگرد;

    2. یک اتم از آن;

    3. یک مول اتم گوگرد.

    4. جرم اتمی گوگرد 32 a است. u.m (واحد جرم اتمی)؛

    5. شماره سریال در سیستم تناوبی عناصر شیمیایی D.I. مندلیف 16.

    جرم مطلق اتم ها و مولکول ها ناچیز است، بنابراین، برای راحتی، جرم اتم ها و مولکول ها در واحدهای نسبی بیان می شود. در حال حاضر واحد جرم اتمی گرفته شده است واحد جرم اتمی(به اختصار آ. خوردن) که نشان دهنده 1/12 جرم ایزوتوپ کربن 12 C، 1 a است. e.m 1.66 × 10 -27 کیلوگرم است.

    جرم اتمی عنصرجرم اتم آن را می گویند که در a بیان می شود. خوردن

    جرم اتمی نسبی عنصرنسبت جرم یک اتم یک عنصر معین به 1/12 جرم ایزوتوپ کربن 12 C است.

    جرم اتمی نسبی یک کمیت بدون بعد است و نشان داده می شود آر,

    به عنوان مثال برای هیدروژن

    برای اکسیژن .

    جرم مولکولی مادهجرم مولکول است که در a بیان می شود. e.m برابر است با مجموع جرم اتمی عناصری که مولکول یک ماده را تشکیل می دهند.

    وزن مولکولی نسبی مادهنسبت جرم یک مولکول یک ماده معین به 1/12 جرم ایزوتوپ کربن 12 C است. با نماد مشخص می شود. آقای.جرم مولکولی نسبی برابر است با مجموع جرم اتمی نسبی عناصر موجود در مولکول با در نظر گرفتن تعداد اتم ها. به عنوان مثال، جرم مولکولی نسبی اسید اورتوفسفریک H 3 PO 4 برابر با جرم اتم های تمام عناصر موجود در مولکول است:

    Mr(H 3 PO 4) = 1.0079 × 3 + 30.974 × 1 + 15.9994 × 4 = 97.9953 یا ≈ 98

    وزن مولکولی نسبی نشان می دهد که چند برابر جرم یک مولکول یک ماده معین بیشتر از 1 a است. خوردن

    همراه با واحدهای جرم، در شیمی از واحد کمیت یک ماده نیز استفاده می کنند که به آن می گویند نماز خواندن(مخفف "پروانه").

    مول ماده- مقدار ماده ای حاوی تعداد مولکول، اتم، یون، الکترون یا سایر واحدهای ساختاری که در 12 گرم (0.012 کیلوگرم) ایزوتوپ کربن 12 C موجود است.

    با دانستن جرم یک اتم کربن 12 C (1.993 × 10 -27 کیلوگرم)، می توانیم تعداد اتم ها را در 0.012 کیلوگرم کربن محاسبه کنیم:

    تعداد ذرات در یک مول از هر ماده یکسان است. برابر است با 6.02 × 10 23 و نامیده می شود ثابت آووگادرویا شماره آووگادرو (N A).

    به عنوان مثال، سه مول اتم کربن خواهد داشت

    3 × 6.02 × 10 23 = 18.06 × 10 23 اتم

    هنگام استفاده از مفهوم "مول"، لازم است در هر مورد خاص مشخص شود که دقیقاً کدام واحدهای ساختاری مورد نظر هستند. به عنوان مثال، باید بین یک مول اتم هیدروژن H، یک مول مولکول هیدروژن H2، یک مول یون هیدروژن، یا یک مول از ذرات دارای جرم مشخص تمایز قائل شد.

    جرم مولیجرم یک مول از یک ماده است. با حرف مشخص شده است م.

    جرم مولی از نظر عددی برابر با جرم مولکولی نسبی است و دارای واحدهای g/mol یا kg/mol است.

    جرم و کمیت یک ماده مفاهیم متفاوتی هستند. جرم بر حسب کیلوگرم (گرم) و مقدار ماده بر حسب مول بیان می شود. بین جرم یک ماده (m, g)، مقدار ماده (n, mol) و جرم مولی (M, g/mol) رابطه وجود دارد:

    n =، g/mol; M =، g/mol; m = n × M، g.

    با استفاده از این فرمول ها به راحتی می توان جرم مقدار معینی از یک ماده، جرم مولی یک ماده یا مقدار یک ماده را محاسبه کرد.

    مثال 1 . جرم 2 مول اتم آهن چقدر است؟

    راه حل: جرم اتمی آهن 56 آمو است. (گرد)، بنابراین، 1 مول اتم آهن 56 گرم وزن دارد و 2 مول اتم آهن دارای جرم 56 × 2 = 112 گرم است.

    مثال 2 . در 560 گرم KOH چند مول هیدروکسید پتاسیم وجود دارد؟

    راه حل: وزن مولکولی KOH 56 amu است. مولار = 56 گرم در مول. 560 گرم هیدروکسید پتاسیم حاوی: 10 مول KOH است. برای مواد گازی مفهوم حجم مولی وجود دارد V m. طبق قانون آووگادرو، یک مول از هر گاز در شرایط عادی (فشار 101.325 کیلو پاسکال و دمای 273 K) حجمی معادل 22.4 لیتر را اشغال می کند. این مقدار نامیده می شود حجم مولی(توسط 2 گرم هیدروژن (H2)، 32 گرم اکسیژن (O2) و غیره اشغال می شود.

    مثال 3 . جرم 1 لیتر مونوکسید کربن (ΙV) را در شرایط عادی (هنجار) تعیین کنید.

    راه حل: جرم مولکولی CO 2 M = 44 amu است، بنابراین، جرم مولی 44 g/mol است. طبق قانون آووگادرو، یک مول CO 2 در شماره. حجم 22.4 لیتر را اشغال می کند. بنابراین جرم 1 لیتر CO 2 (n.s.) برابر با گرم است.

    مثال 4. حجم اشغال شده توسط 3.4 گرم سولفید هیدروژن (H 2 S) در شرایط عادی (n.s.) را تعیین کنید.

    راه حل: جرم مولی سولفید هیدروژن 34 گرم بر مول است. بر این اساس، می توانیم بنویسیم: 34 گرم H 2 S در شرایط استاندارد. حجم 22.4 لیتر را اشغال می کند.

    3.4 گرم ______________________ X l،

    از این رو X = ل

    مثال 5. چند مولکول آمونیاک وجود دارد؟

    الف) در 1 لیتر ب) در 1 گرم؟

    راه حل: عدد آووگادرو 6.02 × 10 23 تعداد مولکول ها را در 1 مول (17 گرم در مول) یا 22.4 لیتر در شرایط استاندارد نشان می دهد، بنابراین، 1 لیتر حاوی

    6.02 × 10 23 × 1= 2.7 × 10 22 مولکول.

    تعداد مولکول های آمونیاک در 1 گرم از نسبت به دست می آید:

    از این رو X = 6.02 × 10 23 × 1= 3.5 × 10 22 مولکول.

    مثال 6. جرم 1 مول آب چقدر است؟

    راه حل: جرم مولکولی آب H 2 O 18 amu است. (جرم اتمی هیدروژن - 1، اکسیژن - 16، مجموع 1 + 1 + 16 = 18). این بدان معنی است که یک مول آب از نظر جرم برابر با 18 گرم است و این جرم آب حاوی 6.02 × 1023 مولکول آب است.

    از نظر کمی، جرم 1 مول از یک ماده، جرم ماده بر حسب گرم است که از نظر عددی برابر با جرم اتمی یا مولکولی آن است.

    به عنوان مثال، جرم 1 مول اسید سولفوریک H 2 SO 4 98 گرم است.

    (1 +1 + 32 + 16 + 16 + 16 + 16 = 98),

    و جرم یک مولکول H 2 SO 4 برابر است با 98 گرم= 16.28 × 10 -23 گرم

    بنابراین، هر ترکیب شیمیایی با جرم یک مول یا جرم مولی (مولری) مشخص می شود م، بر حسب گرم در مول (M(H 2 O) = 18 گرم بر مول، و M(H 2 SO 4) = 98 گرم بر مول) بیان می شود.

    سخنرانی 1

    موضوع و اهمیت شیمی

    1. مبحث شیمی. در میان علوم طبیعی که شالوده دانش مهندسی را تعیین می کنند، شیمی به دلیل اهمیت اطلاعاتی آن جایگاه پیشرو را به خود اختصاص می دهد. همانطور که مشخص است، حدود یک چهارم از کل حجم اطلاعات علمی و فنی، شیمیایی است.

    تعریف مدرن شیمی: سیستمی از علوم شیمی (آلی، معدنی، تحلیلی، شیمی فیزیک و غیره) که وظیفه اصلی آن مطالعه فرآیندهای شیمیایی (واکنش ها) تشکیل و تخریب مولکول ها (پیوند شیمیایی) است. و همچنین روابط و انتقال بین این فرآیندها و سایر اشکال حرکت ماده (میدان های الکترومغناطیسی و تابش و غیره).

    شیمی ترکیب، ساختار مواد با منشاء آلی و معدنی، توانایی مواد در تعامل و پدیده انتقال انرژی شیمیایی به گرما، الکتریسیته، نور و غیره را مطالعه می کند.

    اهمیت شیمی در وجود و تکامل بشریت بسیار زیاد است. همین بس که بگوییم هیچ شاخه ای از تولید بدون شیمی نمی تواند کار کند. اگر به آنچه در زندگی روزمره یا در محل کار یک فرد را احاطه کرده است نگاه کنید، اینها همه موهبت ها و اعمال شیمی هستند. کتاب های کاملی در مورد اهمیت شیمی در صنایع مختلف، کشاورزی و پزشکی نوشته شده است. فیزیکدان مشهور انگلیسی دبلیو رامزی گفت: آن ملت، آن کشوری که در پیشرفت علم شیمی از دیگران پیشی می گیرد، در رفاه عمومی از آنها پیشی خواهد گرفت.

    قوانین اساسی شیمی

    علم اتمی-مولکولی پایه و اساس نظری شیمی است.

    جوهر یکی از اشکال وجود ماده است. ماده از ذرات ریز منفرد تشکیل شده است - مولکول ها، اتم ها، یون ها، که به نوبه خود ساختار داخلی خاصی دارند. به عبارت دیگر، هر ماده چیزی پیوسته نیست، بلکه از ذرات بسیار کوچک منفرد تشکیل شده است. خواص مواد تابعی از ترکیب و ساختار ذرات تشکیل دهنده آن است. برای بیشتر مواد، این ذرات مولکول هستند.

    مولکول – کوچکترین ذره یک ماده که دارای خواص شیمیایی است. مولکول ها نیز به نوبه خود از اتم تشکیل شده اند. اتم – کوچکترین ذره یک عنصر که دارای خواص شیمیایی است.

    لازم است بین مفاهیم "ماده ساده (بنیادی)" و "عنصر شیمیایی" تمایز قائل شد. در واقع، هر ماده ساده با خواص فیزیکی و شیمیایی خاصی مشخص می شود. هنگامی که یک ماده ساده تحت یک واکنش شیمیایی قرار می گیرد و ماده جدیدی تشکیل می دهد، بیشتر خواص خود را از دست می دهد. به عنوان مثال، آهن با ترکیب شدن با گوگرد، درخشش فلزی، چکش خواری، خاصیت مغناطیسی و غیره خود را از دست می دهد. به همین ترتیب، هیدروژن و اکسیژن که بخشی از آب هستند، در آب نه به صورت هیدروژن گازی و اکسیژن با خواص مشخصه آنها، اما به شکل عناصر - هیدروژن و اکسیژن. اگر این عناصر در "حالت آزاد" باشند، به عنوان مثال. از نظر شیمیایی به هیچ عنصر دیگری پیوند ندارند، آنها مواد ساده ای را تشکیل می دهند. یک عنصر شیمیایی را می توان به عنوان نوعی اتم تعریف کرد که با مجموعه خاصی از خواص مشخص می شود . هنگامی که اتم های یک عنصر با یکدیگر ترکیب می شوند، مواد ساده تشکیل می شوند، در حالی که ترکیب اتم های عناصر مختلف یا مخلوطی از مواد ساده یا یک ماده پیچیده را به دست می دهد.

    وجود یک عنصر شیمیایی به شکل چند ماده ساده را آلوتروپی می گویند. مواد ساده مختلفی که توسط یک عنصر تشکیل می شوند، تغییرات آلوتروپیک این عنصر نامیده می شوند. تفاوت بین یک ماده ساده و یک عنصر به ویژه زمانی آشکار می شود که فرد با چندین ماده ساده متشکل از یک عنصر روبرو شود. آلوتروپی ترکیب و آلوتروپی شکل وجود دارد. اتم‌های یک عنصر، که به ترتیب هندسی مختلف چیده شده‌اند (آلوتروپی شکل) یا در مولکول‌هایی با ترکیبات مختلف ترکیب شده‌اند (آلوتروپی ترکیب)، مواد ساده‌ای با خواص فیزیکی متفاوت با خواص شیمیایی مشابه تشکیل می‌دهند. مثالها عبارتند از:
    اکسیژن و ازن، الماس و گرافیت. 2. قوانین استوکیومتری. معادل شیمیاییاساس علم اتمی - مولکولی قوانین اساسی شیمی است که در اواخر قرن 18 و 19 کشف شد.

    قانون بقای جرم و انرژی،قانون اساسی علوم طبیعی است که برای اولین بار توسط M.V. لومونوسوف در 1756-59، بعداً توسط A.L. کشف و تأیید شد. Lavoisier: جرم محصولات واکنش حاصل برابر با جرم معرف های اولیه است. به شکل ریاضی این را می توان نوشت:

    جایی که من, j- اعداد صحیح برابر با تعداد واکنش دهنده ها و محصولات است.

    در شکل مدرن خود، این قانون به شرح زیر است: در یک سیستم ایزوله، مجموع جرم ها و انرژی ها ثابت است. قانون بقای جرم بر اساس مطالعه واکنش بین مواد منفرد و تجزیه و تحلیل کمی شیمیایی است.

    قانون رابطه جرم و انرژی (A. Einstein).انیشتین نشان داد که بین انرژی و جرم رابطه وجود دارد که با معادله کمیت می شود:

    E = mc 2 یا Dm = D E/ج 2 (2.2)

    جایی که E انرژی است. m - جرم؛ با -سرعت نور. این قانون برای واکنش های هسته ای که در آن مقدار زیادی انرژی با تغییرات جزئی در جرم آزاد می شود (انفجار اتمی) معتبر است.

    قانون ثبات ترکیب (J.L. Proust, 1801-1808):مهم نیست که این ترکیب شیمیایی خالص چگونه به دست می آید، ترکیب آن ثابت است، بنابراین، اکسید روی را می توان در نتیجه طیف گسترده ای از واکنش ها به دست آورد.

    Zn + 1/2 O 2 = ZnO; ZnСO 3 = ZnO + CO 2; Zn(OH) 2 = ZnO + H 2 O.

    اما یک نمونه اکسید روی خالص شیمیایی همیشه حاوی 80.34 درصد روی و 19.66 درصد O است.

    قانون ثبات ترکیب برای گاز، مایع و تعدادی از مواد جامد کاملاً رعایت می شود. افراد کور رنگیبا این حال، بسیاری از مواد کریستالی ساختار خود را با ترکیبی متغیر (در حدود معین) حفظ می‌کنند. برتولیدها). اینها شامل ترکیبات فلزات خاص با یکدیگر، اکسیدهای منفرد، سولفیدها و نیتریدها است. در نتیجه، این قانون فقط برای موادی قابل اجرا است که صرف نظر از وضعیت تجمع آنها، ساختار مولکولی دارند. در ترکیبات با ترکیب متغیر، این قانون محدودیت‌هایی برای کاربرد دارد، به‌ویژه برای مواد در حالت جامد، زیرا حامل خواص در یک حالت معین یک مولکول نیست، بلکه مجموعه خاصی از یون‌ها با علائم مختلف است که فاز نامیده می‌شود. بخش همگن یک سیستم ناهمگن، محدود شده توسط یک رابط)، یا، به عبارت دیگر، شبکه های کریستالی جامدات دارای نقص هستند (جای خالی و گنجاندن مکان ها).

    قانون معادل ها (ریشتر، 1792-1800):عناصر شیمیایی با نسبت جرمی متناسب با معادل های شیمیایی خود با یکدیگر ترکیب می شوند:

    کلیه محاسبات استوکیومتری بر اساس این قانون انجام می شود.

    معادل شیمیایییک عنصر مقداری از آن است که با 1 مول (008/1 گرم) اتم هیدروژن ترکیب شود یا جایگزین همان تعداد اتم هیدروژن در ترکیبات شیمیایی شود.

    مفهوم معادل و جرم معادل در مورد مواد پیچیده نیز صدق می کند. معادل یک ماده پیچیده استمقداری از آن است که بدون باقیمانده با یک معادل هیدروژن یا به طور کلی با یک معادل هر ماده دیگر واکنش می دهد.

    محاسبه معادل های مواد ساده و پیچیده:

    جایی که A r -جرم اتمی عنصر؛ M A- وزن مولکولی ترکیب

    قانون نسبت های چندگانه (D. Dalton, 1808).اگر دو عنصر با یکدیگر چند ترکیب شیمیایی تشکیل دهند، مقدار یکی از آنها که به همان مقدار دیگری مربوط می شود، به صورت اعداد صحیح کوچک مرتبط است.

    قانون آووگادرو (1811).این یکی از قوانین اساسی شیمی است: حجم مساوی از گازها در شرایط فیزیکی یکسان (فشار و دما) دارای تعداد مولکول یکسانی است.

    A. Avogadro ثابت کرد که مولکول های مواد گازی دو اتمی هستند، نه H، O، N، Cl، بلکه H 2، O 2، N 2، Cl 2. با این حال، با کشف گازهای بی اثر (آنها تک اتمی هستند)، استثناهایی کشف شد.

    اولین پیامد: 1 مول از هر گاز در شرایط عادی حجمی معادل 22.4 لیتر دارد.

    پیامد دوم: چگالی هر گاز به جرم مولکولی آنها مربوط می شود: d 1 / d 2 = M 1 / M 2.

    ثابت آووگادرو تعداد ذرات در 1 مول از یک ماده 6.02 × 10 23 mol -1 است.

    توضیح قوانین اساسی شیمی در پرتو نظریه اتمی - مولکولی در اصول آن نهفته است:

    1) اتم‌ها کوچک‌ترین ذرات ماده هستند که نمی‌توان آنها را به اجزای سازنده خود تقسیم کرد (از طریق شیمیایی) یا به یکدیگر تبدیل یا از بین برد.

    2) همه اتم های یک عنصر یکسان هستند و جرم یکسانی دارند (اگر وجود ایزوتوپ ها را در نظر نگیرید، به سخنرانی 3 مراجعه کنید).

    3) اتم های عناصر مختلف جرم های متفاوتی دارند.

    4) در یک واکنش شیمیایی بین دو یا چند عنصر، اتم های آنها با نسبت های کوچک کوچک با یکدیگر ترکیب می شوند.

    5) جرم نسبی عناصری که با یکدیگر ترکیب می شوند مستقیماً با جرم خود اتم ها مرتبط است. اگر 1 گرم گوگرد با 2 گرم مس ترکیب شود، به این معنی است که وزن هر اتم مس دو برابر یک اتم گوگرد است.

    در یک کلام، شیمی توسط اعداد صحیح "کنترل" می شود، به همین دلیل است که همه این قوانین استوکیومتری نامیده می شوند. این پیروزی علم اتمی - مولکولی است.

    3. جرم اتمی و مولکولی. مول.بیایید در نظر بگیریم که جرم مولکولی و اتمی در چه واحدهایی بیان می شود. در سال 1961، مقیاس یکپارچه جرم اتمی نسبی به تصویب رسید , که بر اساس 1/12 جرم اتم ایزوتوپ کربن 12 C است که واحد جرم اتمی (amu) نامیده می شود. بر این اساس، در حال حاضر جرم اتمی نسبی (جرم اتمی) یک عنصر، نسبت جرم اتم آن به 1/12 جرم اتم 12 C است.

    به طور مشابه، وزن مولکولی نسبی (وزن مولکولی) یک ماده ساده یا پیچیده، نسبت جرم مولکول آن است.
    به 1/12 از جرم اتم 12 C از آنجایی که جرم هر مولکولی برابر است با مجموع جرم اتم های تشکیل دهنده آن، جرم مولکولی نسبی برابر است با مجموع جرم های اتمی مربوطه. به عنوان مثال، وزن مولکولی آب که مولکول آن دارای دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن است برابر است با: 1.0079 × 2 + 15.9994 = 18.0152.

    همراه با واحدهای جرم و حجم، در شیمی از واحد کمیت یک ماده به نام مول نیز استفاده می کنند. خال – مقدار یک ماده حاوی تعداد مولکول، اتم، یون، الکترون یا سایر واحدهای ساختاری به تعداد اتم های موجود در 12 گرم ایزوتوپ کربن 12 C.

    مقدار یک ماده در مول برابر است با نسبت جرم ماده متربه وزن مولکولی آن م:

    n= متر/م. (2.8)

    جرم مولی ( م) معمولاً بر حسب g/mol بیان می شود. جرم مولی یک ماده که بر حسب گرم بر مول بیان می شود، همان مقدار عددی جرم مولکولی (اتمی) نسبی آن است. بنابراین، جرم مولی هیدروژن اتمی 1.0079 گرم در مول، هیدروژن مولکولی 2.0158 گرم در مول است.

    وابستگی حجم گاز به فشار و دمارا می توان توصیف کرد معادله حالت یک گاز ایده آل pV = RT،برای یک مول گاز معتبر است و با در نظر گرفتن تعداد مول ها به معادله معروف تبدیل می شود
    کلاپیرون – مندلیف:

    pV= n RT (2.9)

    جایی که آر- ثابت گاز جهانی (8.31 J/mol×K).

    با استفاده از این معادله و نتیجه دوم قانون آووگادرو، با استفاده از ابزارهای اندازه گیری ساده (دماسنج، فشارسنج، مقیاس)، در پایان قرن نوزدهم. جرم مولکولی بسیاری از مواد آلی و معدنی ساده و پیچیده فرار تعیین شد. در سال 1860، در اولین کنگره بین المللی شیمیدانان (کارلسروهه، آلمان)، تعاریف کلاسیک از مفاهیم اساسی به تصویب رسید: اتم، مولکول، عنصر و غیره، سیستماتیک و طبقه بندی انواع اصلی واکنش ها و کلاس های ترکیبات شیمیایی انجام شد. .

    4. طبقات اصلی ترکیبات معدنی.طبقه بندی مواد شیمیایی ساده و پیچیده بر اساس در نظر گرفتن معرف ها و محصولات یکی از واکنش های شیمیایی اصلی - واکنش خنثی سازی است. پایه های این طبقه بندی توسط I.Ya گذاشته شد. برزلیوس در سال 1818، بعداً به طور قابل توجهی روشن و تکمیل شد.

    کیمیاگران همچنین تعدادی از مواد ساده با خواص فیزیکی و شیمیایی مشابه را با هم ترکیب کردند فلزات . فلزات معمولی با چکش خواری، درخشندگی فلزی، رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا از نظر خواص شیمیایی مشخص می شوند. مواد ساده باقی مانده در کلاس ترکیب شدند غیر فلزات (متالوئیدها ). نافلزات دارای خواص فیزیکی و شیمیایی متنوع تری هستند. هنگامی که مواد ساده با اکسیژن برهم کنش می کنند، تشکیل می شوند اکسیدها . فلزات تشکیل می شود پایه ای اکسیدها، غیر فلزات - اسیدی . در واکنش چنین اکسیدهایی با آب، به ترتیب، زمینه و اسیدها . در نهایت، واکنش خنثی سازی اسیدها و بازها منجر به تشکیل می شود نمک ها . نمک ها را می توان از برهم کنش اکسیدهای بازی با اکسیدها یا اسیدهای اسیدی و اکسیدهای اسیدی با اکسیدها یا بازهای بازی به دست آورد (جدول 1).

    میز 1

    خواص شیمیایی طبقات اصلی ترکیبات معدنی

    باید تاکید کرد که فقط آن دسته از اکسیدهای اساسی که پایه های محلول در آب را تشکیل می دهند مستقیماً با آب واکنش نشان می دهند - قلیایی ها . بازهای نامحلول در آب (به عنوان مثال، Cu(OH) 2) را می توان از اکسیدها تنها در دو مرحله به دست آورد:

    CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O ، CuSO 4 + 2 NaOH = Cu(OH) 2 ¯ + Na 2 SO 4.

    طبقه بندی اکسیدها به بازی و اسیدی محدود نمی شود. تعدادی از اکسیدها و هیدروکسیدهای مربوط به آنها خواص دوگانه ای از خود نشان می دهند: آنها با اسیدها به عنوان باز و با بازها به عنوان اسید واکنش می دهند (در هر دو مورد نمک ها تشکیل می شوند). چنین اکسیدها و هیدروکسیدهایی نامیده می شوند آمفوتریک :

    Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O ، Al 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaAlO 2 + H 2 O ( همجوشی مواد جامد )

    Zn(OH) 2 + 2HCl = ZnCl 2 + 2H 2 O، Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 (در محلول).

    برخی از اکسیدها را نمی توان با اسید یا باز مربوطه خود مطابقت داد. چنین اکسیدهایی نامیده می شوند غیر نمک ساز به عنوان مثال، مونوکسید کربن (II) CO، اکسید نیتروژن (I) N 2 O. آنها در فعل و انفعالات اسید و باز شرکت نمی کنند، اما می توانند وارد واکنش های دیگر شوند. بنابراین، N 2 O یک عامل اکسید کننده قوی است، CO یک عامل کاهنده خوب است. گاهی اوقات اکسیدهای اسیدی، بازی و آمفوتریک در یک کلاس ترکیب می شوند تشکیل نمک .

    در میان اسیدها برجسته است بدون اکسیژن - به عنوان مثال، کلرید هیدروژن (هیدروکلریک) HCl، سولفید هیدروژن H 2 S، هیدروژن سیانید (هیدروسیانید) HCN. از نظر خواص اسیدی، آنها تفاوتی با هم ندارند حاوی اکسیژن اسیدها همچنین موادی وجود دارد که دارای خواص اساسی هستند، اما حاوی اتم های فلزی نیستند، به عنوان مثال، هیدروکسید آمونیوم NH 4 OH - مشتق شده از آمونیاک NH 3.

    نام اسیدها از عنصر تشکیل دهنده اسید گرفته شده است. در مورد اسیدهای بدون اکسیژن، پسوند "o" و کلمه "هیدروژن" به نام عنصر (یا گروهی از عناصر، به عنوان مثال، CN - سیانوژن) اضافه می شود که اسید را تشکیل می دهد: H 2 S - سولفید هیدروژن، HCN - هیدروژن سیانید.

    نام اسیدهای حاوی اکسیژن به درجه اکسیداسیون عنصر تشکیل دهنده اسید بستگی دارد. حداکثر درجه اکسیداسیون یک عنصر مطابق با پسوند "... n (th)" یا "... ov (th)" است، به عنوان مثال، HNO 3 - اسید نیتریک، HClO 4 - اسید پرکلریک، H 2 CrO 4 - اسید کرومیک. با کاهش حالت اکسیداسیون، پسوندها به ترتیب زیر تغییر می کنند: "...ovat(aya)"، "...ist(aya)"، "...ovatist(aya)"; به عنوان مثال، HClO 3 هیپوکلری است، HClO 2 کلر است، HOCl اسید هیپوکلرو است. اگر عنصری فقط در دو حالت اکسیداسیون اسید تشکیل دهد، پسوند «...ist(aya)» برای نام‌گذاری اسید مربوط به پایین‌ترین حالت اکسیداسیون عنصر استفاده می‌شود. به عنوان مثال، HNO 2 اسید نیتروژن است. اسیدهای حاوی گروه اتم -O-O- در ترکیب خود را می توان از مشتقات پراکسید هیدروژن در نظر گرفت. آنها پراکسواسید (یا پراسید) نامیده می شوند. در صورت لزوم، پس از پیشوند "peroxo"، یک پیشوند عددی به نام اسید قرار می گیرد که تعداد اتم های عنصر تشکیل دهنده اسید را که بخشی از مولکول هستند، نشان می دهد، به عنوان مثال: H 2 SO 5، H 2 S 2 O 8.

    از بین ترکیبات، گروه مهمی تشکیل می شود زمینه (هیدروکسیدها)، یعنی مواد حاوی گروه های هیدروکسیل OH - . نام هیدروکسیدها از کلمه "هیدروکسید" و نام عنصر در حالت جنسی تشکیل شده است، پس از آن، در صورت لزوم، وضعیت اکسیداسیون عنصر با اعداد رومی در داخل پرانتز نشان داده می شود. به عنوان مثال، LiOH هیدروکسید لیتیوم است، Fe(OH) 2 هیدروکسید آهن (II) است.

    یکی از ویژگی های بازها توانایی آنها در واکنش با اسیدها، اکسیدهای اسیدی یا آمفوتریک برای تشکیل نمک است، به عنوان مثال:

    KOH + HCl = KCl + H 2 O،

    Ba(OH) 2 + CO 2 = BaCO 3 + H 2 O

    2NaOH + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2 + H 2 O

    از دیدگاه نظریه پروتونی، بازها موادی در نظر گرفته می شوند که می توانند پذیرنده پروتون باشند، یعنی. قادر به اتصال یون های هیدروژن است. از این منظر، بازها باید نه تنها هیدروکسیدهای اساسی، بلکه برخی مواد دیگر را نیز شامل شوند، به عنوان مثال آمونیاک، که مولکول آن می تواند یک پروتون اضافه کند و یک یون آمونیوم تشکیل دهد:

    NH 3 + H + = NH 4 +

    در واقع، آمونیاک، مانند هیدروکسیدهای بازی، قادر به واکنش با اسیدها برای تشکیل نمک است:

    NH 3 + HCl = NH 4 Cl

    بسته به تعداد پروتون هایی که می توانند به باز بچسبند، بازهای تک اسیدی (به عنوان مثال LiOH، KOH، NH 3)، دو اسیدی [Ca(OH) 2، Fe(OH) 2] و غیره وجود دارند. .

    هیدروکسیدهای آمفوتریک (Al(OH) 3، Zn(OH) 2) می توانند در محلول های آبی هم به عنوان اسید (با تشکیل کاتیون های هیدروژن) و هم به عنوان باز (با تشکیل آنیون های هیدروکسیل) تجزیه شوند. آنها می توانند هم دهنده و هم پذیرنده پروتون باشند. بنابراین، هیدروکسیدهای آمفوتر در هنگام واکنش با اسیدها و بازها نمک تشکیل می دهند. هیدروکسیدهای آمفوتریک هنگام برهمکنش با اسیدها، خواص بازها را نشان می دهند و در هنگام برهمکنش با بازها، خواص اسیدها:

    Zn(OH) 2 + 2HCl = ZnСl 2 + 2H 2 O،

    Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O.

    ترکیباتی از عناصر با اکسیژن وجود دارد که از نظر ترکیب به کلاس اکسیدها تعلق دارند، اما از نظر ساختار و خواص به کلاس نمک ها تعلق دارند. اینها به اصطلاح پراکسیدها یا پراکسیدها هستند. پراکسیدها نمک های پراکسید هیدروژن H 2 O 2 هستند، به عنوان مثال، Na 2 O 2، CaO 2. ویژگی مشخصه ساختار این ترکیبات وجود دو اتم اکسیژن به هم پیوسته ("پل اکسیژن") در ساختار آنها است: -O-O-.

    نمک هادر طی تفکیک الکترولیتی، آنها یک کاتیون K + و یک آنیون A - را در یک محلول آبی تشکیل می دهند. نمک ها را می توان محصولات جایگزینی کامل یا جزئی اتم های هیدروژن در یک مولکول اسید با اتم های فلزی یا به عنوان محصولات جایگزینی کامل یا جزئی گروه های هیدروکسیل در یک مولکول هیدروکسید بازی با باقی مانده های اسیدی در نظر گرفت.

    واکنش خنثی سازی ممکن است به طور کامل ادامه پیدا نکند. در این مورد، با اسید بیش از حد، ترش نمک، با پایه اضافی - پایه ای (نمک های تشکیل شده در نسبت معادل نامیده می شوند میانگین ). واضح است که نمک های اسیدی را می توان فقط توسط اسیدهای پلی اسیدی، نمک های اساسی - فقط توسط بازهای پلی اسیدی تشکیل داد:

    Ca(OH) 2 + 2H 2 SO 4 = Ca(HSO 4) 2 + 2H 2 O،

    Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + 2H 2 O،

    2Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = (CaOH) 2 SO 4 + 2H 2 O.

    در میان تنوع و تعداد زیاد واکنش های شیمیایی، طبقه بندی آنها همیشه وجود داشته است. بنابراین، با در نظر گرفتن توسعه شیمی، سه نوع اصلی واکنش شیمیایی متمایز می شود:

    1) تعادل اسید و باز، موارد خاص - خنثی سازی، هیدرولیز، تفکیک الکترولیتی اسیدها و بازها.

    2) ردوکس با تغییر در حالت اکسیداسیون اتم، یون، مولکول. در این مورد، مراحل اکسیداسیون و احیا به عنوان بخش هایی از یک فرآیند از دست دادن و افزایش الکترون متمایز می شوند.

    3) تشکیل کمپلکس - اتصال تعداد معینی مولکول یا یون به اتم مرکزی یا یون فلز که یک عامل کمپلکس کننده است و اولی لیگاندهایی هستند که تعداد آنها با عدد هماهنگی (n) مشخص می شود. .

    با توجه به این نوع واکنش‌های شیمیایی، ترکیبات شیمیایی به‌عنوان اسیدها و بازها، عوامل اکسیدکننده و کاهنده، ترکیبات پیچیده و لیگاندها طبقه‌بندی می‌شوند.

    در یک تفسیر مدرن تر، با در نظر گرفتن ساختار الکترونیکی اتم ها و مولکول ها، واکنش های نوع اول را می توان به عنوان واکنش های شامل و انتقال یک پروتون، واکنش های نوع دوم - با انتقال یک الکترون، واکنش های نوع سوم - با انتقال یک جفت الکترون. اندازه گیری کمی واکنش های نوع اول است، به عنوان مثال، pH، دوم - پتانسیل (E، B)، اختلاف پتانسیل (Δφ، V)، و سوم - به عنوان مثال، اجرای یک عدد هماهنگی خاص (n) ) پیوندهای شیمیایی (دهنده-پذیرنده)، تثبیت انرژی میدان لیگاند یون مرکزی - عامل کمپلکس کننده
    (ΔG، kJ/mol)، ثابت پایداری.

    ساختار اتمی

    1. توسعه ایده ها در مورد ساختار اتم.اگر در نتیجه یک فاجعه جهانی، تمام دانش علمی انباشته شده توسط بشر نابود شود و تنها یک عبارت به نسل های آینده منتقل شود، آنگاه کدام عبارت متشکل از کمترین کلمات، بیشترین اطلاعات را به همراه خواهد داشت؟ این سوال توسط فیزیکدان مشهور آمریکایی، برنده جایزه نوبل مطرح شد ریچارد فاینمنو خود او چنین پاسخ داد: این فرضیه اتمی است. همه اجسام از اتم ها تشکیل شده اند - اجسام کوچکی که در حرکت مداوم هستند، در فاصله کوتاهی جذب می شوند، اما اگر یکی از آنها به دیگری فشار داده شود، دفع می شوند. با این حال، دموکریتوس فیلسوف یونان باستان، که 400 سال قبل از میلاد می زیست، اساساً می تواند با این گفته موافق باشد. اگر برخلاف یونانیان باستان، مردم امروزی بتوانند بر اساس دانش خود بمب اتمی و نیروگاه هسته ای بسازند، اطلاعات بیشتری درباره اتم دارند.

    تا پایان قرن نوزدهم. معتقد بود اتم یک ذره تقسیم ناپذیر و تغییرناپذیر است. اما پس از آن پدیده هایی کشف شد که از این منظر غیرقابل توضیح بود. تحقیقات الکتروشیمیایی جی. دیوی, ام. فارادینشان داد که یک اتم می‌تواند بارهای مثبت و منفی را با ته نشین شدن در کاتد یا آند الکترولیزور حمل کند. از این رو ماهیت جسمی بار الکتریکی است.

    با بهبود روش های تحریک گازها برای بدست آوردن طیف آنها، دبلیو. کروکسبه اصطلاح پرتوهای کاتدی (پدیده ای که در تلویزیون های مدرن اجرا می شود) را کشف کرد. هنگامی که جریان الکتریکی از یک گاز کمیاب محصور شده در یک لوله عبور می کند، جریانی از نور ضعیف - یک پرتو کاتدی - از قطب منفی (کاتد) ساطع می شود. پرتو کاتدی بار منفی را به اجسامی که بر روی آنها می‌افتد وارد می‌کند و به سمت اجسام با بار مثبت نزدیک به لوله منحرف می‌شود. بنابراین، پرتو کاتدی جریانی از ذرات با بار منفی است.

    پدیده های انتشار حرارتی و انتشار نور نیز کشف شد ( A.G. استولتوف) شامل از بین بردن ذرات با بار منفی تحت تأثیر دما و کوانتوم های نور است که این واقعیت را تأیید می کند که اتم حاوی ذرات بار منفی است. A.A. بکرلپدیده رادیواکتیویته را کشف کرد. همسران کورینشان داد که شار تشعشعات رادیواکتیو غیر یکنواخت است و می تواند توسط یک میدان الکتریکی و مغناطیسی از هم جدا شود. کل تابش ورودی به خازن به سه قسمت تقسیم می شود: پرتوهای a (He 2+) کمی به سمت صفحه منفی خازن منحرف می شوند، پرتوهای b (جریان الکترون) به شدت به سمت صفحه مثبت خازن منحرف می شوند، g - پرتوها (امواج الکترومغناطیسی) به هیچ وجه میدان الکتریکی یا مغناطیسی منحرف نمی شوند.

    و بالاخره کشف اشعه ایکس کنراد رونتگننشان داد که اتم پیچیده است و از ذرات مثبت و منفی تشکیل شده است که H. Thomsen کوچکترین آنها را الکترون نامیده است. علاوه بر این، R.S. مولیکنشارژ آن را اندازه گرفت ه= -1.6×10-19 C (حداقل ممکن، یعنی ابتدایی) و جرم الکترون را پیدا کرد. متر= 9.11×10 -31 کیلوگرم.

    خنثی بودن یک اتم در حضور الکترون ها در آن به این نتیجه رسید که ناحیه ای در اتم وجود دارد که حامل بار مثبت است. سوال در مورد مکان یا قرارگیری الکترون ها و بارهای مثبت فرضی در اتم ها باز می ماند. سوال در مورد ساختار اتم بر اساس این مطالعات در سال 1903م اچ. تامسنمدلی از اتم را پیشنهاد کرد که "پودینگ کشمشی" نام داشت، بار مثبت در اتم به طور مساوی با بار منفی پراکنده با آن توزیع می شود. اما تحقیقات بیشتر ناهماهنگی این مدل را نشان داد.

    ای. رادرفورد(1910) جریانی از پرتوهای a را از میان لایه ای از مواد (فویل) عبور داد و انحراف ذرات منفرد را پس از عبور از فویل اندازه گرفت. رادرفورد با خلاصه کردن نتایج مشاهدات خود، دریافت که یک صفحه فلزی نازک تا حدی نسبت به ذرات آلفا شفاف است، که با عبور از ورق، مسیر خود را تغییر نداده و یا در زوایای کوچک منحرف می‌شوند. تک تک ذرات a مانند توپی از دیوار به عقب پرتاب می شدند، گویی با مانعی غیرقابل عبور در راه خود مواجه شده بودند. از آنجایی که تعداد بسیار کمی از ذرات a که از فویل عبور می‌کنند به عقب پرتاب می‌شوند، این مانع باید حجمی در اتم اشغال کند، حتی در مقایسه با خود اتم بسیار کوچک‌تر، و باید جرم زیادی داشته باشد، زیرا در غیر این صورت، a- ذرات آن کمانه نمی کنند. بنابراین، فرضیه ای در مورد هسته یک اتم ظاهر شد که در آن تقریباً کل جرم اتم و تمام بار مثبت متمرکز شده است. در این حالت انحرافات مسیر اکثر ذرات آلفا توسط زوایای کوچک تحت تأثیر نیروهای دافعه الکترواستاتیکی از هسته اتم مشخص می شود. بعداً مشخص شد که قطر هسته حدود 10-5 نانومتر و قطر اتم 1-10 نانومتر است، یعنی. حجم هسته 10 12 برابر کمتر از حجم اتم است.

    در مدل اتمی ارائه شده توسط رادرفورد، یک هسته با بار مثبت در مرکز اتم قرار دارد و الکترون هایی در اطراف آن حرکت می کنند که تعداد آنها برابر با بار هسته یا عدد اتمی عنصر است، مانند سیارات اطراف. خورشید (مدل سیاره ای اتم). مدل هسته ای توسعه یافته توسط رادرفورد یک گام بزرگ به جلو در درک ساختار اتم بود. با تعداد زیادی آزمایش تایید شده است. با این حال، از برخی جهات این مدل با حقایق کاملاً تثبیت شده تناقض داشت. اجازه دهید به دو تناقض از این دست توجه کنیم.

    اول، مدل سیاره ای رادرفورد از اتم نمی تواند پایداری اتم را توضیح دهد. طبق قوانین الکترودینامیک کلاسیک، یک الکترون که در اطراف یک هسته حرکت می کند، ناگزیر انرژی خود را از دست می دهد. با کاهش ذخیره انرژی یک الکترون، شعاع مدار آن باید به طور مداوم کاهش یابد و در نتیجه روی هسته بیفتد و دیگر وجود نداشته باشد. از نظر فیزیکی، یک اتم یک سیستم پایدار است و می تواند برای مدت بسیار طولانی بدون تخریب وجود داشته باشد.

    ثانیاً، مدل رادرفورد به نتایج نادرستی در مورد ماهیت طیف‌های اتمی منجر شد. طیف فلزات قلیایی شبیه به طیف هیدروژن اتمی است و تجزیه و تحلیل آنها به این نتیجه رسید که اتم های هر فلز قلیایی حاوی یک الکترون است که نسبت به الکترون های باقی مانده ضعیف به هسته متصل است. به عبارت دیگر، در یک اتم، الکترون ها در فاصله یکسانی از هسته نیستند، بلکه در لایه ها قرار دارند.

    طیف اتمی با عبور تابش اتم های برانگیخته (در شعله با دمای بالا یا وسایل دیگر) از طریق یک دستگاه نوری خاص (منشور، سیستم منشورها یا توری های پراش) به دست می آید که تابش پیچیده را به اجزای تک رنگ با طول موج معین تجزیه می کند. (l) و بر این اساس، با فرکانس مشخصی از نوسانات تابش الکترومغناطیسی: n = با/l، کجا ج- سرعت نور. هر پرتو تک رنگ در یک مکان خاص در دستگاه گیرنده (صفحه عکس و غیره) ثبت می شود. نتیجه طیفی از این تابش است. طیف اتمی از خطوط جداگانه تشکیل شده است - اینها طیف خطی هستند.

    هر نوع اتم با چینش کاملاً مشخصی از خطوط در طیف مشخص می شود که در انواع دیگر اتم ها تکرار نمی شود. این اساس روش تحلیل طیفی است که با کمک آن عناصر بسیاری کشف شد. خطی بودن طیف های اتمی با قوانین الکترودینامیک کلاسیک که بر اساس آن طیف اتم ها در نتیجه گسیل مداوم انرژی توسط الکترون باید پیوسته باشد، در تضاد بود.

    2. مدل ساختار اتم هیدروژن بور.از آنجایی که قوانین الکترودینامیک کلاسیک برای توصیف رفتار یک الکترون در اتم غیرقابل اجرا هستند، نیلز بورابتدا فرضیه هایی را بر اساس قوانین مکانیک کوانتومی فرموله کرد.

    1. مدارهایی در اتم هیدروژن وجود دارد که در امتداد آنها حرکت می کنند که الکترون ساطع نمی کند. آنها ثابت نامیده می شوند.

    2. گسیل یا جذب انرژی در نتیجه انتقال یک الکترون از یک مدار ثابت به مدار دیگر رخ می دهد. مدارهای دور از هسته با منبع زیادی انرژی مشخص می شوند. در طی انتقال از مدارهای پایین تر به مدارهای بالاتر، اتم به حالت برانگیخته می رود. اما ممکن است مدت زیادی در این حالت باقی نماند. انرژی ساطع می کند و به حالت اولیه خود باز می گردد. در این حالت، انرژی کوانتوم تابش برابر است با:

    ساعت n= E n – اک,

    جایی که nو ک- تمام اعداد.

    3. اصول اولیه مکانیک موجی (کوانتومی).توضیح خواص موج (طیفی) همزمان با مفاهیم مکانیک کوانتومی در تئوری ساختار اتمی پدید آمد. مقدمه، نظریه بود تختهتشعشع بدن او نشان داد که تغییرات انرژی به طور پیوسته (طبق قوانین مکانیک کلاسیک) اتفاق نمی‌افتد، بلکه به صورت اسپاسمیک در بخش‌هایی که کوانتا نامیده می‌شوند، رخ می‌دهند. انرژی کوانتومی با معادله پلانک تعیین می شود: E = ساعت n، کجا h –ثابت پلانک برابر است با 6.63×10–34 J×s،
    n - فرکانس تابش. معلوم می شود که الکترون دارای خواص جسمی (جرم، بار) و خواص موج - فرکانس، طول موج است.

    با توجه به این لویی دو بروگلیایده دوگانگی موج-ذره را مطرح کرد . علاوه بر این، دوگانگی موج - ذره مشخصه همه اشیاء عالم خرد و ماکرو است، فقط برای اجسام ماکروسکوپیک یکی از مجموعه‌های ویژگی‌ها غالب است و از آنها به صورت ذرات یا امواج صحبت می‌شود و برای ذرات بنیادی هر دو ویژگی با هم ظاهر می‌شوند. معادله دی بروگل رابطه بین تکانه ذره و طول موج را نشان می دهد: l = ساعت/پ = ساعت/مترتو بنابراین، الکترونی که به دور یک هسته می چرخد ​​را می توان یک طول موج مشخص نسبت داد.

    بر اساس این ایده ها، الکترون ابری است که به حجم یک اتم آغشته شده و چگالی های متفاوتی دارد. در نتیجه، برای توصیف موقعیت یک الکترون در یک اتم، لازم است یک توصیف احتمالی از چگالی الکترون در یک اتم با در نظر گرفتن انرژی و هندسه فضایی آن ارائه شود.

    4. اعداد کوانتومی. اوربیتال هاچهار عدد کوانتومی برای توضیح ساختار الکترونیکی اتم هیدروژن پیشنهاد شده است n, ل, m l, اس،توصیف وضعیت انرژی و رفتار یک الکترون در یک اتم. این اعداد به طور منحصر به فردی وضعیت الکترون هر اتم جدول تناوبی عناصر را مشخص می کنند. برای هر الکترون، آنها مجموعا مقادیر متفاوتی دارند.

    عدد کوانتومی اصلی nانرژی و اندازه ابرهای الکترونی را مشخص می کند. برای حالت های پایه اتم های 1-8 و در اصل تا بی نهایت مقادیر می گیرد. معنای فیزیکی آن به عنوان یک عدد سطح انرژی، مقدار انرژی یک الکترون در یک اتم و در نتیجه، اندازه اتم است. در پ= 1 الکترون در اولین سطح انرژی با حداقل انرژی کل و غیره است. هنگام افزایش پانرژی کل افزایش می یابد. انرژی هر سطح انرژی را می توان با استفاده از فرمول تخمین زد: E = - 1 / 13.6 ×n 2. سطوح انرژی معمولاً با حروف به شرح زیر تعیین می شود:

    معنی ( n)
    تعیین ها ک L م ن س

    جانبی، مداری(یا ازیموتال)عدد کوانتومی lشکل اوربیتال های الکترونی (ابرها) اطراف یک اتم را مشخص می کند و تغییر انرژی را در سطح انرژی تعیین می کند، یعنی. انرژی را مشخص می کند زیرسطح. هر شکل از ابر الکترونی مربوط به مقدار مشخصی از تکانه مکانیکی الکترون است که توسط عدد کوانتومی جانبی تعیین می شود. ل، که از 0 تا متغیر است پ–1: پ=1, ل=0; پ=2, ل=0, ل=1; پ=3, ل=0,ل=1, ل=2 و غیره سطوح فرعی انرژی بسته به لبا حروف مشخص می شود:

    ارزش ها ( ل)
    نشانه گذاری ( V) س پ د f g ساعت

    الکترون هایی که در سطح s هستند نامیده می شوند s-الکترون ها
    بر پمرحله - پ-الکترون ها، روی دمرحله - د-الکترون ها

    انرژی الکترون ها به میدان مغناطیسی خارجی بستگی دارد. این وابستگی با عدد کوانتومی مغناطیسی توصیف می شود. عدد کوانتومی مغناطیسی m lجهت گیری فضایی اوربیتال الکترونی (ابر) را نشان می دهد. یک میدان الکتریکی یا مغناطیسی خارجی جهت گیری فضایی ابرهای الکترونی را تغییر می دهد و تقسیم انرژی رخ می دهد.
    سطوح فرعی عدد m lمتفاوت است از - ل, 0, +لو ممکن است (2× ل+1) مقادیر:

    ترکیب سه عدد کوانتومی به طور منحصر به فردی اوربیتال را توصیف می کند. به عنوان "مربع" تعیین می شود - . یک الکترون به عنوان یک ذره چرخش حول محور خود را تجربه می کند - در جهت عقربه های ساعت و خلاف جهت عقربه های ساعت. شرح داده شده است اسپین عدد کوانتومی s(ام‌اس) که مقادیر ±1/2 را می گیرد. حضور الکترون ها در یک اتم با اسپین های خلاف جهت به عنوان "فلش" نشان داده شده است. بنابراین چهار مجموعه اعداد کوانتومی انرژی الکترون ها را توصیف می کنند.

    5. اتم های چند الکترونی. تعیین تعداد الکترونها در سطوح و زیرسطحها.در اتم‌های چند الکترونی، آرایش الکترونی مطابق با مجموعه‌ای از اعداد کوانتومی توسط دو اصل اداره می‌شود.

    اصل پائولی: در یک اتم نمی توان دو الکترون وجود داشته باشد که چهار عدد کوانتومی یکسان داشته باشند (در غیر این صورت قابل تشخیص نیستند، حداقل اختلاف انرژی بر حسب اسپین است). در نتیجه، در یک سلول الکترونی در یک اوربیتال نمی‌توان بیش از دو الکترون با اسپین‌های جهت مخالف وجود داشته باشد.

    پر کردن سلول ها با الکترون مطابق با انجام می شود قانون هوندالکترون ها پر می شوند س-, پ-, د-, f-اوربیتال ها به گونه ای که اسپین کل حداکثر باشد، یا به عبارت دیگر، الکترون ها تمایل دارند اوربیتال های خالی (خالی) را پر کنند و تنها پس از آن جفت می شوند (طبق گفته پائولی):

    با در نظر گرفتن اصول شیمی کوانتومی، می توان پیکربندی الکترونیکی هر اتمی را مطابق جدول زیر ساخت. 2، که از آن فرمول هایی برای تعیین تعداد الکترون ها در سطح 2n 2، در 2 (2) استخراج می کنیم. ل+1). تعداد اوربیتال ها برابر است با تعداد مقادیر m (m=1، m=2، m=3).

    پر کردن سطوح فرعی با الکترون مطابق با انجام می شود حکومت کلچکوفسکی. پر شدن سطوح انرژی به ترتیب افزایشی مجموع اعداد کوانتومی اصلی و ثانویه اتفاق می افتد n+l.

    اگر این مجموع مقادیر یکسانی داشته باشد، پر کردن به ترتیب صعودی انجام می شود n. سطوح فرعی به ترتیب افزایش انرژی پر می شوند:

    1s<< 2s << 2p << 3s << 3p << 4s £ 3d << 4p << 5s £ 4d << 5p << 6s £ 4f £ 5d…

    جدول 2 - پیکربندی های الکترونیکی اتم ها

    بعد کدام سطح پر می شود؟ 4s» 3d در انرژی. 4s n=3، d=2، مجموع 5 است، n=4، s=0، مجموع = 4، یعنی. 4 ها در حال پر شدن هستند و غیره انرژی 5s » 4d، مجموع 5 و 6 است، بنابراین ابتدا 5s و سپس 4d پر می شود. انرژی 6s » 5d » 4f است، مجموع آن 6، 7 و 7 است. 6s در ابتدا پر شده است. عدد کوانتومی اصلی برای 4f کوچکتر است، بنابراین، این سطح فرعی بیشتر و به دنبال آن 5d پر می شود.

    پیکربندی الکترونیکی یک اتم به صورت فرمولی نوشته می‌شود، که در آن تعداد الکترون‌ها در یک سطح فرعی با یک بالانویس نشان داده می‌شود. به عنوان مثال، برای آلومینیوم می توانید فرمول پیکربندی الکترون را به صورت 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 بنویسید. این بدان معناست که 2، 2، 6، 2، 1 الکترون در 1s، 2s، 2p، 3s، 3p وجود دارد. سطوح فرعی

    در یک اتم تحریک نشده چند الکترونی، الکترون ها اوربیتال ها را با حداقل انرژی اشغال می کنند. آنها با یکدیگر تعامل دارند: الکترون های واقع در سطوح انرژی داخلی الکترون های واقع در سطوح خارجی را از عمل هسته مثبت نمایش می دهند. این تأثیر تغییر در توالی افزایش انرژی مداری در مقایسه با توالی افزایش انرژی مداری در اتم هیدروژن را تعیین می کند.

    لازم به ذکر است که برای عناصر با کامل یا نیمه پر شده است د- و fانحراف از این قانون در سطوح فرعی مشاهده می شود. مثلاً در مورد اتم مس مس. پیکربندی الکترونیکی [Аr] 3d 10 4s 1 مربوط به انرژی کمتری نسبت به پیکربندی [Аr] 3d 9 4s 2 است (نماد [Аr] به این معنی است که ساختار و پر کردن سطوح الکترونیکی داخلی مانند آرگون است). پیکربندی اول مربوط به حالت پایه و دومی با حالت برانگیخته است.

    پیوند شیمیایی

    1. ماهیت پیوند شیمیایی.تئوری هایی برای توضیح پیوندهای شیمیایی مبتنی بر برهمکنش های کولن، کوانتومی و موجی اتم ها است. اول از همه، آنها باید افزایش انرژی در طول تشکیل مولکول ها، مکانیسم تشکیل یک پیوند شیمیایی، پارامترهای آن و خواص مولکول ها را توضیح دهند.

    تشکیل پیوند شیمیایی یک فرآیند انرژی مطلوب است و با آزاد شدن انرژی همراه است. این توسط یک محاسبه مکانیکی کوانتومی برهمکنش دو اتم هیدروژن در طول تشکیل یک مولکول تأیید می شود (هیتلر، لندن). بر اساس نتایج محاسباتی، وابستگی انرژی پتانسیل سیستم به دست می آید Eدر فاصله بین اتم های هیدروژن r(شکل 4).

    برنج. 4. وابستگی انرژی به فاصله بین هسته ای.

    وقتی اتم ها به هم نزدیک می شوند، نیروهای الکترواستاتیکی جاذبه و دافعه بین آنها ایجاد می شود. اگر اتم های دارای اسپین های ضد موازی به هم برسند، در ابتدا نیروهای جاذبه غالب می شوند، بنابراین انرژی پتانسیل سیستم کاهش می یابد (منحنی 1). نیروهای دافعه در فواصل بسیار کم بین اتم ها (برهم کنش های هسته ای) شروع به تسلط می کنند. در فاصله معینی بین اتمهای r 0، انرژی سیستم حداقل است، بنابراین سیستم پایدارترین می شود، یک پیوند شیمیایی رخ می دهد و یک مولکول تشکیل می شود. سپس r 0 فاصله بین هسته ای در مولکول H2 است که طول پیوند شیمیایی است و کاهش انرژی سیستم در r 0 افزایش انرژی در طول تشکیل یک پیوند شیمیایی (یا انرژی یک پیوند شیمیایی) است. E sv). لازم به ذکر است که انرژی تفکیک یک مولکول به اتم برابر است با E sv در قدر و مخالف در علامت.

    برای توصیف مکانیکی کوانتومی یک پیوند شیمیایی، از دو روش مکمل استفاده می‌شود: روش پیوند ظرفیت (VB) و روش اوربیتال مولکولی (MO).

    2. روش پیوند ظرفیت (VB). پیوند کووالانسی.نوع جهانی اصلی پیوند شیمیایی پیوند کووالانسی است. اجازه دهید مکانیسم تشکیل پیوند کووالانسی را با استفاده از روش BC (با استفاده از مثال تشکیل یک مولکول هیدروژن) در نظر بگیریم:

    1. پیوند کووالانسی بین دو اتم برهم کنش با تشکیل یک جفت الکترون مشترک انجام می شود. هر اتم یک الکترون جفت نشده برای تشکیل یک جفت الکترون مشترک کمک می کند:

    N·+·N ® N : ن

    بنابراین بر اساس روش BC پیوند شیمیایی دو مرکزی و دو الکترونی است.

    2. یک جفت الکترون مشترک فقط از طریق برهمکنش الکترون ها با اسپین های ضد موازی می تواند تشکیل شود:

    Н+¯Н ® Н¯Н.

    3. هنگامی که یک پیوند کووالانسی تشکیل می شود، ابرهای الکترونی همپوشانی دارند:

    این با مقدار آزمایشی تعیین شده فاصله بین هسته ای در مولکول H2، r = 0.074 نانومتر، که به طور قابل توجهی کمتر از مجموع شعاع دو اتم هیدروژن آزاد، 2r = 0.106 نانومتر است، تأیید می شود.

    در ناحیه همپوشانی ابر، چگالی الکترون حداکثر است، یعنی. احتمال وجود دو الکترون در فضای بین هسته ها بسیار بیشتر از جاهای دیگر است. سیستمی بوجود می آید که در آن دو هسته به صورت الکترواستاتیکی با یک جفت الکترون تعامل دارند. این منجر به افزایش انرژی می شود و سیستم پایدارتر می شود و یک مولکول تشکیل می شود. هر چه ابرهای الکترونی بیشتر همپوشانی داشته باشند، پیوند کووالانسی قوی‌تر است.

    مکانیسم دهنده-پذیرنده پیوندهای کووالانسی.تشکیل یک پیوند کووالانسی می تواند به دلیل وجود جفت تک الکترون های یک اتم (یون) اتفاق بیفتد - اهدا کنندهو یک اوربیتال اتمی آزاد اتم دیگر (یون) - پذیرنده. به این مکانیسم تشکیل پیوند کووالانسی، دهنده-گیرنده می گویند.

    تشکیل مولکول آمونیاک NH 3 با به اشتراک گذاشتن سه الکترون جفت نشده یک اتم نیتروژن و یک الکترون جفت نشده از سه اتم هیدروژن برای تشکیل سه جفت الکترون مشترک رخ می دهد. در مولکول آمونیاک NH 3، اتم نیتروژن دارای جفت تک الکترون های خود است. اوربیتال اتمی 1s یون هیدروژن H + حاوی الکترون نیست (اوربیتال خالی). هنگامی که مولکول NH 3 و یون هیدروژن به یکدیگر نزدیک می شوند، جفت الکترون تنها اتم نیتروژن و اوربیتال خالی یون هیدروژن برهم کنش می کنند و از طریق مکانیسم دهنده-گیرنده و کاتیون NH4+ یک پیوند شیمیایی تشکیل می دهند. با توجه به مکانیسم دهنده-پذیرنده، ظرفیت نیتروژن B = 4 است.

    تشکیل پیوندهای شیمیایی توسط مکانیسم دهنده - گیرنده یک پدیده بسیار رایج است. بنابراین، یک پیوند شیمیایی در ترکیبات هماهنگ (پیچیده) با توجه به مکانیسم دهنده - گیرنده تشکیل می شود (به سخنرانی 16 مراجعه کنید).

    اجازه دهید در چارچوب روش BC، ویژگی های مشخصه پیوند کووالانسی را در نظر بگیریم: اشباع و جهت.

    اشباعپیوند توانایی یک اتم برای مشارکت تنها در تعداد معینی از پیوندهای کووالانسی است. اشباع با ظرفیت اتم تعیین می شود. اشباع تعداد (تعداد) پیوندهای شیمیایی تشکیل شده توسط یک اتم در یک مولکول را مشخص می کند و این عدد کووالانسی (یا، مانند روش MO، ترتیب پیوند) نامیده می شود.

    ظرفیت یک اتم مفهومی است که به طور گسترده در مطالعه پیوندهای شیمیایی استفاده می شود. ظرفیت به میل ترکیبی اشاره دارد، یعنی توانایی یک اتم برای تشکیل پیوندهای شیمیایی. ارزیابی کمی ظرفیت ممکن است برای روش های مختلف توصیف یک مولکول متفاوت باشد. بر اساس روش BC، ظرفیت یک اتم (B) برابر است با تعداد الکترون های جفت نشده. به عنوان مثال، از فرمول سلول های الکترونی اتم های اکسیژن و نیتروژن نتیجه می شود که اکسیژن دو ظرفیتی است (2s 2 2p 4) و نیتروژن سه ظرفیتی است (2s 2 2p 3).

    حالت برانگیخته اتم ها (v.s.). الکترون‌های جفتی سطح ظرفیت، وقتی برانگیخته می‌شوند، می‌توانند جفت نشده و به اوربیتال‌های اتمی آزاد (AO) از یک زیرسطح بالاتر در یک سطح ظرفیت معین منتقل شوند. به عنوان مثال، برای بریلیم در حالت تحریک نشده (n.s.) B = 0، زیرا هیچ الکترون جفت نشده ای در سطح بیرونی وجود ندارد. در حالت برانگیخته (ES)، الکترون های جفت شده 2s 2 به ترتیب 2s 1 و 2p 1 زیرسطح را اشغال می کنند - B = 2.

    قابلیت‌های ظرفیتی عناصر p از همان گروه ممکن است یکسان نباشد. این به دلیل تعداد نابرابر AOs در سطح ظرفیت اتم های عناصر واقع در دوره های مختلف است. به عنوان مثال، اکسیژن یک ظرفیت ثابت B = 2 را نشان می دهد، زیرا الکترون های ظرفیت آن در سطح انرژی 2 هستند، جایی که هیچ AO خالی (رایگان) وجود ندارد. گوگرد در حالت برانگیخته دارای حداکثر B=6 است. این با وجود اوربیتال های سه بعدی خالی در سطح انرژی سوم توضیح داده می شود.

    جهت پیوند کووالانسی ساختار فضایی مولکول هاقوی ترین پیوندهای شیمیایی در جهت حداکثر همپوشانی اوربیتال های اتمی (AO) بوجود می آیند. از آنجایی که AO ها شکل و انرژی خاصی دارند، حداکثر همپوشانی آنها با تشکیل اوربیتال های هیبریدی امکان پذیر است. هیبریداسیون AO توضیح ساختار فضایی مولکول ها را ممکن می کند، بنابراین پیوند کووالانسی با جهت مشخص می شود.

    3. هیبریداسیون اوربیتال های اتمی و ساختار فضایی
    مولکول ها.    اتم‌ها اغلب با الکترون‌هایی با حالت‌های مختلف انرژی پیوند تشکیل می‌دهند. بنابراین، اتم های بریلیم Be (2s12р1)، بور B (2s12р2)، کربن C (2s12р3) در تشکیل پیوندها شرکت می کنند. س- و آر-الکترون ها با اينكه س- و آر-ابرها از نظر شکل و انرژی متفاوت هستند، پیوندهای شیمیایی که با مشارکت آنها تشکیل شده اند، معادل و به صورت متقارن قرار دارند. این سوال مطرح می شود که چگونه الکترون های با حالت اولیه نابرابر پیوندهای شیمیایی معادل تشکیل می دهند. پاسخ به این بینشی در مورد هیبریداسیون اوربیتال های ظرفیتی می دهد.

    مطابق با نظریه های هیبریداسیونپیوندهای شیمیایی توسط الکترون های "خالص"، بلکه از الکترون های "مخلوط" تشکیل می شوند. اوربیتال های ترکیبی. در طول هیبریداسیون، شکل و انرژی اولیه اوربیتال ها (ابرهای الکترونی) تغییر می کند و AOs یک شکل و انرژی جدید، اما یکسان تشکیل می شود. که در آن تعداد اوربیتال های هیبریدی برابر با تعداد اوربیتال های اتمی است, که از آن شکل گرفته اند.

    برنج. 5. انواع هیبریداسیون اوربیتال های ظرفیتی.

    ماهیت هیبریداسیون اوربیتال های ظرفیت اتم مرکزی و آرایش فضایی آنها هندسه مولکول ها را تعیین می کند. بله وقتی که هیبریداسیون spدر بریلیوم Be AOs، دو AOs هیبریدی sp به وجود می‌آیند که در زاویه 180 درجه قرار دارند (شکل 5)، از این رو پیوندهایی که با مشارکت اوربیتال‌های هیبریدی تشکیل می‌شوند دارای زاویه پیوند 180 درجه هستند. بنابراین، مولکول BeCl 2 شکلی خطی دارد. در sp 2 -هیبریداسیونبور B، سه اوربیتال هیبریدی sp 2 تشکیل می شود که در زاویه 120 درجه قرار دارند. در نتیجه، مولکول BCl 3 دارای شکل مثلثی (مثلث) است. در sp 3 -هیبریداسیونکربن C AO، چهار اوربیتال هیبریدی بوجود می آیند که به طور متقارن در فضا به چهار راس چهار وجهی جهت گیری می کنند، بنابراین مولکول CCl 4 دارای
    همچنین شکل چهار وجهی شکل چهار وجهی مشخصه بسیاری از ترکیبات کربن چهار ظرفیتی است. به دلیل هیبریداسیون sp 3 اوربیتال های اتم های نیتروژن و بور، NH 4 + و BH 4 - نیز شکل چهار وجهی دارند.

    واقعیت این است که اتم های مرکزی این مولکول ها، به ترتیب، اتم های C، N و O، به دلیل اوربیتال های هیبریدی sp 3 پیوندهای شیمیایی تشکیل می دهند. اتم کربن دارای چهار الکترون جفت نشده در هر چهار اوربیتال هیبریدی sp 3 است. این امر تشکیل چهار پیوند C-H و آرایش اتم های هیدروژن را در راس یک چهار وجهی منظم با زاویه پیوند 109 درجه و 28 درجه تعیین می کند. اتم نیتروژن یک جفت الکترون تک و سه الکترون جفت نشده در هر چهار اوربیتال هیبریدی sp 3 دارد. معلوم می شود که جفت الکترون غیرپیوندی است و یکی از چهار اوربیتال هیبریدی را اشغال می کند، بنابراین مولکول H 3 N شکل یک هرم مثلثی دارد. به دلیل اثر دافعه جفت الکترون غیرپیوندی، زاویه پیوند در مولکول NH 3 کمتر از چهار وجهی است و به 107.3 درجه می رسد. اتم اکسیژن دارای دو جفت الکترون غیر پیوندی و دو الکترون جفت نشده در هر چهار اوربیتال هیبریدی sp 3 است. اکنون دو اوربیتال از چهار اوربیتال هیبریدی توسط جفت‌های الکترون غیرپیوندی اشغال شده‌اند، بنابراین مولکول H 2 O شکلی زاویه‌دار دارد. اثر دافعه دو جفت الکترون غیرپیوندی به میزان بیشتری آشکار می شود، بنابراین زاویه پیوند در برابر یک چهار وجهی حتی شدیدتر تحریف می شود و در یک مولکول آب 104.5 درجه است (شکل 6).

    برنج. 6. اثر جفت الکترون های غیر پیوندی
    اتم مرکزی در هندسه مولکول ها

    بنابراین، روش BC به خوبی اشباع و جهت پیوندهای شیمیایی، پارامترهای کمی مانند انرژی ( Eطول پیوندهای شیمیایی ( ل) و زوایای پیوند (j) بین پیوندهای شیمیایی (ساختار مولکول ها). این به راحتی و به وضوح با استفاده از مدل های توپ و چوب اتم ها و مولکول ها نشان داده می شود. روش BC همچنین خواص الکتریکی مولکول ها را به خوبی توضیح می دهد که با الکترونگاتیوی اتم ها و گشتاور دوقطبی مولکول ها مشخص می شود. الکترونگاتیوی اتم ها به توانایی مثبت یا منفی اتم ها هنگام تشکیل پیوند شیمیایی یا به عبارت دیگر توانایی جذب یا اهدای الکترون و تشکیل آنیون ها و کاتیون ها اشاره دارد. اولی کمی است
    با پتانسیل یونیزاسیون مشخص می شود ( E P.I)، دوم انرژی میل الکترون است ( E S.E).

    جدول 3

    پیکربندی فضایی مولکول ها و کمپلکس ها AB n

    نوع هیبریداسیون اتم مرکزی A تعداد جفت الکترون اتم A نوع مولکولی پیکربندی فضایی مثال ها
    برقراری ارتباط غیر الزام آور
    sp AB 2 خطی BeCl 2 (g)، CO 2
    sp 2 AB 3 مثلثی BCl 3، CO 3 2-
    AB 2 گوشه O 3
    sp 3 AB 4 چهار وجهی CCl4، NH4، BH4
    AB 3 مثلثی - هرمی H3N، H3P
    AB 2 گوشه H2O
    sp 3 d AN 5 تریگونال دو هرمی PF5، SbCl5
    AB 4 چهار وجهی تحریف شده SF 4
    AB 3 T شکل ClF 3
    AB 2 خطی XeF 2
    sp 3 d 2 AB 6 هشت وجهی SF 6، SiF 6 2-
    AB 5 هرمی مربعی شکل اگر 5

    ترمودینامیک شیمیایی

    1. مفاهیم و تعاریف اساسی.ترمودینامیک –علمی است که الگوهای کلی فرآیندهای همراه با آزادسازی، جذب و تبدیل انرژی را مطالعه می کند. ترمودینامیک شیمیاییتحولات متقابل انرژی شیمیایی و سایر اشکال آن - حرارتی، نوری، الکتریکی و غیره را مطالعه می کند، قوانین کمی این انتقالات را ایجاد می کند و همچنین امکان پیش بینی پایداری مواد در شرایط معین و توانایی آنها برای ورود به شرایط خاص را فراهم می کند. واکنش های شیمیایی ترموشیمیکه شاخه ای از ترمودینامیک شیمیایی است به بررسی اثرات حرارتی واکنش های شیمیایی می پردازد.

    قانون هسدر ترمودینامیک شیمیایی، قانون اول به قانون هس تبدیل می شود، که مشخص می کند اثرات حرارتی واکنش های شیمیایی، گرما، مانند کار، تابعی از حالت نیست. بنابراین، برای دادن خاصیت یک تابع حالت به اثر حرارتی، آنتالپی (D اچ) که تغییر جهت آن D است اچ= دی U+پ D Vدر فشار ثابت توجه داشته باشیم که پ D V= A – کار توسعه و D H = –Q(با علامت مخالف) . آنتالپی با محتوای گرمای سیستم مشخص می شود به طوری که واکنش گرمازا D را کاهش می دهد اچ. لطفا توجه داشته باشید که آزاد شدن گرما در یک واکنش شیمیایی ( گرمازا) مربوط به D است اچ < 0, а поглощению (گرماگیر) D اچ> 0. در ادبیات شیمی قدیمی پذیرفته شده بود مقابلسیستم نشانه ها (!) ( س> 0 برای واکنش های گرمازا و س < 0 для эндотермических).

    تغییر در آنتالپی (اثر حرارتی) به مسیر واکنش بستگی ندارد، بلکه تنها توسط خواص واکنش دهنده ها و محصولات تعیین می شود (قانون هس، 1836).

    بیایید این را با مثال زیر نشان دهیم:

    C(گرافیت) + O 2 (g) = CO 2 (g) D اچ 1 = -393.5 کیلوژول

    C(گرافیت) + 1/2 O 2 (g) = CO(g) D اچ 2 = -110.5 کیلوژول

    CO (گرم) + 1 / 2 O 2 (گرم) = CO 2 (گرم) D اچ 3 = -283.0 کیلوژول

    در اینجا، آنتالپی تشکیل CO 2 بستگی به این ندارد که آیا واکنش در یک مرحله یا در دو مرحله، با تشکیل متوسط ​​CO (D اچ 1 = D اچ 2+D اچ 3). یا به عبارت دیگر، مجموع آنتالپی های واکنش های شیمیایی در چرخه صفر است:

    جایی که من- تعداد واکنش ها در یک چرخه بسته.

    در هر فرآیندی که حالت نهایی و اولیه مواد یکسان باشد، مجموع تمام گرمای واکنش صفر است.

    به عنوان مثال، ما دنباله ای از چندین فرآیند شیمیایی داریم که در نهایت به ماده اصلی منتهی می شود و هر کدام با آنتالپی خاص خود مشخص می شوند، یعنی.

    و طبق قانون هس،

    D اچ 1+D اچ 2+D اچ 3+D اچ 4 = 0, (7.4)

    اثر حرارتی حاصل صفر است زیرا گرما در برخی مراحل آزاد می شود و در برخی دیگر جذب می شود. این منجر به جبران متقابل می شود.

    قانون هس به ما اجازه می دهد تا اثرات حرارتی آن واکنش هایی را که اندازه گیری مستقیم آنها غیرممکن است محاسبه کنیم. به عنوان مثال، واکنش را در نظر بگیرید:

    H 2 (g.) + O 2 (g.) = H 2 O 2 (l.) D اچ 1 = ?

    اثرات حرارتی زیر را می توان به راحتی به صورت تجربی اندازه گیری کرد:

    H 2 (g.) + 1/2 O 2 (g.) = H 2 O (l.) D اچ 2 = -285.8 کیلوژول،

    H 2 O 2 (l.) = H 2 O (l.) + 1 / 2 O 2 (g.) D اچ 3 = -98.2 کیلوژول.

    با استفاده از این مقادیر، می توانید به دست آورید:

    D اچ 1 = D اچ 2 - د اچ 3 = -285.8 + 98.2 = -187.6 (kJ/mol).

    بنابراین، اندازه گیری اثرات حرارتی تعداد محدودی از واکنش ها به منظور محاسبه نظری اثر حرارتی هر واکنش کافی است. در عمل جدول بندی شده است آنتالپی های استاندارد تشکیل D هفدرجه 298 در اندازه گیری شد تی= 298.15 K (25 درجه سانتیگراد) و فشار پ= 101.325 کیلو پاسکال (1 اتمسفر)، یعنی. در شرایط استاندارد. (شرایط استاندارد را با شرایط عادی اشتباه نگیرید!)

    آنتالپی استاندارد سازند D هف° تغییر در آنتالپی در طی واکنش تشکیل 1 مول از یک ماده از مواد ساده است:

    Ca (جامد) + C (گرافیت) + 3 / 2 O 2 (گرم) = CaCO 3 (جامد) D اچ 298 =–1207 کیلوژول بر مول.

    لطفا توجه داشته باشید که معادله ترموشیمیایی حالت های تجمعی مواد را نشان می دهد. این بسیار مهم است، زیرا انتقال بین حالت های تجمع ( انتقال فاز) با آزاد شدن یا جذب گرما همراه است:

    H 2 (g.) + 1/2 O 2 (g.) = H 2 O (l.) D اچ° 298 = -285.8 کیلوژول بر مول،

    H 2 (g.) + 1/2 O 2 (g.) = H 2 O (g.) D اچ° 298 = -241.8 kJ/mol.

    H 2 O (g.) = H 2 O (l.) D اچ° 298 = -44.0 کیلوژول بر مول.

    آنتالپی استاندارد تشکیل مواد ساده صفر در نظر گرفته می شود. اگر یک ماده ساده بتواند به شکل چندین تغییر آلوتروپیک وجود داشته باشد، D اچ° = 0 به پایدارترین شکل در شرایط استاندارد اختصاص داده می شود، به عنوان مثال، اکسیژن، و نه ازن، گرافیت، و نه الماس:

    3 / 2 O 2 (g.) = O 3 (g.) D اچ° 298 = 142 کیلوژول بر مول،

    C (گرافیت) = C (الماس) D اچ 298 درجه = 1.90 کیلوژول بر مول.

    نتیجه قانون هس با در نظر گرفتن موارد فوق این است که تغییر آنتالپی در طول واکنش برابر با مجموع آنتالپی های تشکیل محصولات منهای مجموع آنتالپی های تشکیل واکنش دهنده ها با در نظر گرفتن خواهد بود. ضرایب استوکیومتری واکنش:


    اطلاعات مربوطه.


    قانون بقای جرم مواد

    جرم تمام موادی که وارد یک واکنش شیمیایی می شوند برابر با جرم همه محصولات است

    *آموزش اتمی-مولکولی این قانون را اینگونه توضیح می دهد: در نتیجه واکنش های شیمیایی، اتم ها ناپدید نمی شوند یا ظاهر نمی شوند، بلکه بازآرایی آنها اتفاق می افتد (یعنی تبدیل شیمیایی فرآیند شکستن برخی پیوندها بین اتم ها و تشکیل است.

    دیگران، در نتیجه مولکول های محصولات واکنش از مولکول های مواد اولیه به دست می آیند). از آنجایی که تعداد اتم ها قبل و بعد از واکنش بدون تغییر باقی می ماند، جرم کل آنها نیز نباید تغییر کند. جرم به عنوان کمیتی که کمیت را مشخص می کند درک شد

    بر اساس قانون بقای جرم، می توان معادلات واکنش های شیمیایی را ترسیم کرد و با استفاده از آنها محاسبات را انجام داد. این اساس تجزیه و تحلیل شیمیایی کمی است.

    قانون ثبات ترکیب

    تمام مواد شیمیایی فردی با کیفیت ثابت و

    ترکیب کمی و ساختار شیمیایی خاص، صرف نظر از روش تهیه.

    از قانون ثبات ترکیب چنین بر می آید که وقتی یک ماده پیچیده تشکیل می شود، عناصر

    در نسبت های جرمی خاصی با یکدیگر ترکیب می شوند.

    قانون آووگادرو دی کوارگنا (1811)

    حجم مساوی از گازهای مختلف در شرایط یکسان (دما، فشار و غیره) دارای تعداد یکسانی مولکول هستند. (قانون فقط برای مواد گازی معتبر است.)

    عواقب.

    1. تعداد یکسانی از مولکول های گازهای مختلف در شرایط یکسان اشغال می کند

    همان جلدها

    2. در شرایط عادی (0 درجه سانتی گراد = 273 درجه کلوین، 1 اتمسفر = 101.3 کیلو پاسکال) 1 مول از هر گازی را اشغال می کند.

    حجم 22.4 لیتر__

    قانون عمل توده ای

    aA + bB + . . . = . . .

    V = k [A]a [B]b. . .

    قانون بقای انرژی: انرژی یک سیستم منزوی (عدم مبادله ماده یا انرژی با محیط) ثابت می ماند، فقط انتقال آن از یک نوع به نوع دیگر امکان پذیر است.

    قانون پایستگی بار الکتریکی: مجموع جبری بارهای الکتریکی در یک سیستم ایزوله حفظ می شود.

    2. قانون اساسی شیمی به عنوان یک مورد خاص از قانون کلی جهان مادی. مفاهیم: ماده، جوهر، میدان، حرکت - و ویژگی های کمی و ارتباط متقابل آنها. بیان ریاضی قوانین بقای جرم و انرژی.

    قانون عمل توده ای

    سرعت یک واکنش شیمیایی با محصول غلظت واکنش دهنده ها نسبت مستقیم دارد.

    aA + bB + . . . = . . .

    V = k [A]a [B]b. . .

    ماده به صورت ماده و میدان وجود دارد. شیمی جهان اطراف ما را تحت مفهوم یکپارچه ماده موجود خارج و مستقل از آگاهی انسان مطالعه می کند.


    یک ماده هر مجموعه ای از اتم ها و مولکول ها است

    قانون بقای جرم:جرم موادی که واکنش داده اند برابر با جرم موادی است که در نتیجه واکنش ایجاد می شود.

    * فرمول دیگر کاملاً معادل این است: در یک واکنش شیمیایی، تعداد اتم های یک عنصر شیمیایی حفظ می شود. فرمول اخیر مبنای نوشتن معادلات واکنش استوکیومتری است.

    قانون بقای انرژی:انرژی یک سیستم جدا شده (بدون مبادله ماده یا انرژی با محیط) ثابت می ماند.

    3. علم اتمی- مولکولی: احکام جدید، تاریخ مختصر (بنیانگذاران).

    نظریه اتمی-مولکولی

    علم اتمی-مولکولی دکترین ساختار مواد از اتم ها و مولکول ها است که توسط آثار لومونوسوف و دالتون ایجاد شده است.

    *م. و.

    ترکیب و خواص یک ترکیب شیمیایی به روش و شرایط تهیه آن بستگی ندارد.

    همه مولکول ها از اتم تشکیل شده اند. مجموعه یا مجموعه ای از اتم های یک نوع عنصر شیمیایی نامیده می شود.

    اصول اولیه نظریه اتمی-مولکولی:

    همه مواد از اتم تشکیل شده اند

    اتم های یک ماده شیمیایی (عنصر شیمیایی) خواص یکسانی دارند، اما با اتم های یک ماده دیگر تفاوت دارند

    هنگامی که اتم ها برهم کنش می کنند، مولکول ها تشکیل می شوند (مواد همونهسته ای - مواد ساده، هترونهسته ای - مواد پیچیده)

    در طی پدیده های فیزیکی، مولکول ها در طی پدیده های شیمیایی تغییر نمی کنند، ترکیب آنها تغییر می کند.

    واکنش های شیمیایی شامل تشکیل مواد جدید از همان اتم هایی است که مواد اولیه را تشکیل می دهند

    4. مفاهیم اولیه شیمی : اتم، مولکول، عنصر شیمیایی، ماده (ساده و پیچیده). مشخصات کمی اتم و مولکول: ابعاد، جرم اتمی و مولکولی مطلق و نسبی، واحد جرم اتمی (a.u.m.).

    اتم یک ذره خنثی الکتریکی است که از یک هسته با بار مثبت و یک یا چند الکترون تشکیل شده است.

    یک مولکول کوچکترین ذره یک ماده است که تمام خواص شیمیایی آن ماده را دارد. برای برخی از مواد، مفاهیم اتم و مولکول یکسان است.

    ماده ساده ماده ای است که مولکول های آن از اتم های یک عنصر تشکیل شده است.

    ترکیبات یا مواد پیچیده، موادی هستند که مولکول های آنها از اتم های عناصر مختلف تشکیل شده است.

    مولکول های مواد مختلف از نظر جرم، اندازه و خواص شیمیایی با یکدیگر متفاوت هستند. تمام مولکول های یک ماده یکسان هستند.

    مولکول ها از ذرات کوچکتری به نام اتم تشکیل شده اند. مولکول های مواد ساده از اتم های یکسان تشکیل شده اند، مولکول های مواد پیچیده از اتم های مختلف تشکیل شده اند.

    اتم های یک عنصر با اتم های عناصر دیگر از نظر بار هسته اتم، اندازه و خواص شیمیایی متفاوت است. واکنش های شیمیایی ترکیب مولکول را تغییر می دهد. اتم ها در طی واکنش های شیمیایی از بین نمی روند.

    واحد جرم اتمی بین المللیبرابر با 1/12 جرم ایزوتوپ 12C - ایزوتوپ اصلی کربن طبیعی.

    وزن مولکولی نسبی (Mr)- یک کمیت بدون بعد که نشان می دهد چند برابر جرم یک مولکول یک ماده معین از 1/12 جرم یک اتم کربن 12 درجه سانتی گراد بیشتر است.

    جرم مولکولی مطلقبرابر با جرم مولکولی نسبی ضرب در آمو.

    5. محاسبه کمیت، جرم مولی و حجم مولی یک ماده. شماره آووگادرو

    جرم مولی یک ماده M برابر است با نسبت جرم ماده به کمیت آن

    و دارای بعد g/mol پذیرفته شده در شیمی است. جرم مولی یک ماده که بر حسب گرم بر مول بیان می شود، از نظر عددی برابر با جرم مولکولی نسبی آن است. برابری عددی به معنای همزمانی مقادیر عددی کمیت ها است، اما نه ابعاد آنها.

    حجم مولی به طور مشابه به عنوان نسبت حجم یک ماده به کمیت آن تعریف می شود:

    حجم مولی می تواند ابعاد m3/mol، l/mol، cm3/mol داشته باشد. حجم مولی برای هر حالت تجمع یک ماده تعریف می شود و از طریق چگالی به جرم مولی آن مربوط می شود:

    قانون آووگاردو: حجم مساوی از گازهای مختلف در شرایط یکسان (دما و فشار) دارای تعداد یکسانی مولکول است.

    NA = 6.022 141 29(27) 10 23 mol-1

    6. عنصر شیمیایی، نمادهای عناصر. فرمول شیمیایی یک ماده، نوع فرمول: تجربی، مولکولی، گرافیکی. مفاهیم: ظرفیت (استوکیومتری، پیوند، هماهنگی) و حالت اکسیداسیون یک عنصر شیمیایی. مثال ها.

    عنصر شیمیایی نوعی اتم است که با یک بار هسته ای مشخص مشخص می شود.

    فرمول مولکولی (ناخالص) که تعداد اتم های یک مولکول را نشان می دهد - C6H14،

    گرافیک

    فرمول تجربی فقط نسبت عناصر C:H = 3:7 - C3H7 را نشان می دهد

    ظرفیت ویژگی اتم های یک عنصر معین برای اتصال یا جایگزینی تعداد معینی از اتم های عناصر دیگر در یک مولکول است. واحد ظرفیت، ظرفیت هیدروژن است.

    حالت اکسیداسیون یک اتم، مقدار بار الکترواستاتیک یک اتم در یک ماده ساده، در یک مولکول یک ترکیب شیمیایی، در یک یون است.

    7. مفاهیم و تعیین کمی جرم، مول و کسر حجمی یک عنصر در یک مولکول یک ماده و یک ماده در یک مخلوط. الگوریتم ایجاد فرمول های تجربی و مولکولی.

    کسر جرمی نسبت جرم ماده حل شده به جرم محلول است. کسر جرمی در کسری از یک واحد یا به صورت درصد اندازه گیری می شود:

    m مجموع جرم محلول، g است.

    کسر حجمی نسبت حجم یک ماده محلول به حجم محلول است. کسر حجمی بر حسب کسری از واحد یا به صورت درصد اندازه گیری می شود.

    V1 - حجم ماده محلول، l.

    V - حجم کل محلول، l.

    کسر مولی نسبت تعداد مول های یک جزء معین به تعداد کل مول های همه اجزا است. کسر مول در کسری از یک واحد بیان می شود.

    νi مقدار مولفه i ام، mol است.

    n - تعداد اجزا؛

    تیتر یک محلول، جرم ماده محلول در 1 میلی لیتر محلول است.

    m1 - جرم ماده محلول، گرم؛

    V - حجم کل محلول، میلی لیتر؛

    فرمول تجربی یک ترکیب شیمیایی، ثبت ساده ترین بیان تعداد نسبی هر نوع اتم در آن است. یک نماد خطی از نمادهای عناصر شیمیایی است که با زیرنویس هایی همراه است که نسبت عناصر در ترکیب را نشان می دهد.

    معادل جرم مولی معمولاً به صورت یا نشان داده می شود. نسبت جرم مولی معادل یک ماده به جرم مولی واقعی آن را ضریب هم ارزی می نامند (معمولاً به عنوان نشان داده می شود).

    جرم مولی معادل های یک ماده، جرم یک مول معادل، برابر با حاصلضرب ضریب هم ارزی در جرم مولی این ماده است.

    Meq = feq×M

    عامل هم ارزی [ویرایش]

    نسبت جرم مولی معادل به جرم مولی خود را ضریب هم ارزی می نامند (معمولاً به عنوان نشان داده می شود).

    شماره معادل [ویرایش]

    عدد هم ارزی z یک عدد صحیح مثبت کوچک برابر با تعداد معادل های یک ماده موجود در 1 مول از آن ماده است. ضریب هم ارزی با رابطه زیر به عدد هم ارزی z مربوط می شود: =1/z.

    به عنوان مثال، در واکنش:

    Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O

    معادل آن ذره ½Zn(OH)2 است. عدد ½ ضریب هم ارزی است، z در این حالت برابر با 2 است

    9. واکنش شیمیایی: تعریف، علائم، تفاوت با پدیده های فیزیکی، طبقه بندی.

    یک واکنش شیمیایی تبدیل یک یا چند ماده اولیه (معرف) به مواد (محصولات واکنش) است که از نظر ترکیب شیمیایی یا ساختار با آنها متفاوت است. برخلاف واکنش های هسته ای، در طی واکنش های شیمیایی، هسته اتم ها تغییر نمی کنند، به ویژه تعداد کل آنها و ترکیب ایزوتوپی عناصر شیمیایی تغییر نمی کند، در حالی که توزیع مجدد الکترون ها و هسته ها اتفاق می افتد و مواد شیمیایی جدید تشکیل می شود.

    طبقه بندی

    با تغییر حالت های اکسیداسیون واکنش دهنده ها[ویرایش]

    در این مورد یک تمایز وجود دارد

    واکنش های ردوکس که در آن اتم های یک عنصر (عامل اکسید کننده) کاهش می یابد، یعنی حالت اکسیداسیون خود را کاهش می دهند و اتم های عنصر دیگر (عامل کاهنده) اکسید می شوند، یعنی حالت اکسیداسیون خود را افزایش می دهند. یک مورد خاص از واکنش های ردوکس، واکنش های نامتناسب هستند، که در آن عوامل اکسید کننده و کاهنده اتم های یک عنصر در حالت های اکسیداسیون مختلف هستند.

    نمونه ای از واکنش ردوکس، احتراق هیدروژن (عامل کاهنده) در اکسیژن (عامل اکسید کننده) برای تشکیل آب است:

    نمونه ای از واکنش عدم تناسب، واکنش تجزیه نیترات آمونیوم هنگام گرم شدن است. در این حالت عامل اکسید کننده نیتروژن (5+) از گروه نیترو و عامل احیا کننده نیتروژن (-3) کاتیون آمونیوم است:

    NH4NO3 = N2O + 2H2O (تا 250 درجه سانتیگراد)

    واکنش های غیر اکسیداسیون - به ترتیب، واکنش هایی که در آنها هیچ تغییری در حالت های اکسیداسیون اتم ها وجود ندارد، به عنوان مثال، واکنش خنثی سازی فوق.

    با توجه به اثر حرارتی واکنش[ویرایش]

    تمام واکنش ها با اثرات حرارتی همراه است. هنگامی که پیوندهای شیمیایی در معرف ها شکسته می شود، انرژی آزاد می شود که عمدتاً برای تشکیل پیوندهای شیمیایی جدید استفاده می شود. در برخی واکنش ها انرژی این فرآیندها نزدیک است و در این حالت اثر حرارتی کلی واکنش به صفر نزدیک می شود. در موارد دیگر می توانیم تشخیص دهیم:

    واکنش های گرمازا که گرما را آزاد می کنند (اثر حرارتی مثبت)، به عنوان مثال، احتراق هیدروژن فوق الذکر

    واکنش های گرماگیر که طی آن گرما از محیط جذب می شود (اثر حرارتی منفی).

    گرمای یک واکنش (آنتالپی واکنش، ΔrH)، که اغلب بسیار مهم است، می تواند با استفاده از قانون هس محاسبه شود، اگر آنتالپی تشکیل واکنش دهنده ها و محصولات مشخص باشد. زمانی که مجموع آنتالپی محصولات کمتر از مجموع آنتالپی واکنش دهنده ها باشد (ΔrH< 0) наблюдается выделение тепла, в противном случае (ΔrH >0) - جذب.

    بر اساس نوع تبدیل ذرات واکنش دهنده[ویرایش]

    اتصالات:

    تجزیه ها:

    تعویض ها:

    تبادل (نوع واکنش خنثی سازی):

    مبادله (نوع واکنش-مبادله):

    واکنش های شیمیایی همیشه با اثرات فیزیکی همراه است: جذب و آزاد شدن انرژی، به عنوان مثال به شکل انتقال حرارت، تغییر در حالت تجمع معرف ها، تغییر رنگ مخلوط واکنش و غیره. با این اثرات فیزیکی که اغلب پیشرفت واکنش های شیمیایی قضاوت می شود.

    فرآیندهای شیمیایی که در ماده اتفاق می‌افتند هم با فرآیندهای فیزیکی و هم با تبدیل‌های هسته‌ای متفاوت هستند. در فرآیندهای فیزیکی، هر یک از مواد درگیر ترکیب خود را بدون تغییر حفظ می‌کنند (اگرچه مواد می‌توانند مخلوط‌هایی تشکیل دهند)، اما می‌توانند شکل خارجی یا حالت تجمع خود را تغییر دهند.

    در فرآیندهای شیمیایی (واکنش های شیمیایی)، مواد جدیدی با خواص متفاوت از معرف ها به دست می آیند، اما اتم های عناصر جدید هرگز تشکیل نمی شوند. در اتم های عناصر شرکت کننده در واکنش، تغییرات پوسته الکترونی لزوما رخ می دهد.

    10. طرح و معادله یک واکنش شیمیایی (الگوریتم نوشتن معادله). معنای فیزیکی ضرایب استوکیومتری. انواع معادله: کامل، ناقص، مولکولی، یونی، ترموشیمیایی. مثال بزن.

    در واکنش های شیمیایی، برخی از مواد به مواد دیگر تبدیل می شوند. بیایید واکنش شناخته شده گوگرد با اکسیژن را به یاد بیاوریم. و در آن از برخی مواد (مواد شروع کننده یا معرف) برخی دیگر (مواد نهایی یا محصولات واکنش) تشکیل می شود.

    نمودارها و معادلات واکنش برای ثبت و انتقال اطلاعات در مورد واکنش های شیمیایی استفاده می شود.

    نمودار واکنش شیمیایی- یک نماد مشروط که اطلاعات کیفی در مورد یک واکنش شیمیایی ارائه می دهد.

    نمودار واکنش نشان می دهد که کدام مواد واکنش نشان می دهند و کدام یک در نتیجه واکنش تشکیل می شوند. هم در نمودارها و هم در معادلات واکنش، مواد با فرمولشان مشخص می شوند.

    طرح احتراق گوگرد به صورت زیر نوشته شده است: S8 + O2 SO2.

    این بدان معنی است که وقتی گوگرد با اکسیژن واکنش می دهد، یک واکنش شیمیایی رخ می دهد و در نتیجه دی اکسید گوگرد (دی اکسید گوگرد) تشکیل می شود. همه مواد در اینجا مولکولی هستند، بنابراین هنگام نوشتن نمودار، از فرمول های مولکولی این مواد استفاده شده است. همین امر در مورد طرح واکنش دیگر - واکنش احتراق فسفر سفید صدق می کند:

    هنگامی که کربنات کلسیم (گچ، سنگ آهک) تا دمای 900 درجه سانتیگراد گرم می شود، یک واکنش شیمیایی رخ می دهد: کربنات کلسیم طبق طرح زیر به اکسید کلسیم (آهک سریع) و دی اکسید کربن (دی اکسید کربن) تبدیل می شود:

    CaCO3 CaO + CO2.

    برای نشان دادن اینکه فرآیند هنگام گرم شدن اتفاق می افتد، نمودار (و معادله) معمولاً با علامت "t" تکمیل می شود و این واقعیت که دی اکسید کربن تبخیر می شود با یک فلش رو به بالا نشان داده می شود:

    CaCO3 CaO + CO2.

    کربنات کلسیم و اکسید کلسیم مواد غیر مولکولی هستند، بنابراین نمودار از ساده ترین فرمول آنها استفاده می کند که ترکیب واحدهای فرمول آنها را منعکس می کند. برای یک ماده مولکولی - دی اکسید کربن - یک فرمول مولکولی استفاده می شود.

    بیایید طرح واکنشی را در نظر بگیریم که هنگام تعامل پنتاکلرید فسفر با آب رخ می دهد: PCl5 + H2O H3PO4 + HCl.

    نمودار نشان می دهد که اسید فسفریک و کلرید هیدروژن تشکیل شده است.

    گاهی اوقات یک نمودار مختصر از واکنش برای انتقال اطلاعات در مورد یک واکنش شیمیایی کافی است، به عنوان مثال:

    S8 SO2; P4 P4O10; CaCO3 CaO.

    به طور طبیعی، چندین واکنش مختلف می تواند با یک طرح کوتاه مطابقت داشته باشد.

    معادله یک واکنش شیمیایی یک نماد شرطی است که اطلاعات کمی و کیفی یک واکنش شیمیایی را ارائه می دهد.

    برای هر واکنش شیمیایی یکی از مهمترین قوانین شیمی صادق است:

    هنگامی که واکنش های شیمیایی رخ می دهد، اتم ها ظاهر نمی شوند، ناپدید نمی شوند و به یکدیگر تبدیل نمی شوند.

    هنگام نوشتن معادلات واکنش های شیمیایی، علاوه بر فرمول مواد، از ضرایب نیز استفاده می شود. همانطور که در جبر، ضریب "1" در معادله یک واکنش شیمیایی قرار داده نشده است، بلکه ضمنی است. واکنش هایی که در نظر گرفتیم با معادلات زیر توصیف می شوند:

    1S8 + 8O2 = 8SO2، یا S8 + 8O2 = 8SO2؛

    1P4 + 5O2 = 1P4O10، یا P4 + 5O2 = P4O10؛

    1CaCO3 = 1CaO + 1CO2، یا CaCO3 = CaO + CO2.

    1PCl5 + 4H2O = 1H3PO4 + 5HCl، یا PCI5 + 4H2O = H3PO4 + 5HCI.

    تایپ کنید

    پست های مرتبط:

    نیکلای پیروگوف دکتر نیکلای ایوانوویچ پیروگوفنیکلای پیروگوف دکتر نیکلای ایوانوویچ پیروگوف نقل قول در مورد آنچه مهم است. کلمات قصار در مورد نقل قول. نکته همین استنقل قول در مورد آنچه مهم است. کلمات قصار در مورد نقل قول. نکته همین است اوگاروا موسسه آموزشی دولتی فدرال اوکرایناوگاروا fgbou در "msu im بهترین کتاب های درسی انگلیسی برای بهبود دایره لغات شمابهترین کتاب های درسی انگلیسی برای بهبود دایره لغات شما کشور عجیب و غریب استرالیاکشور عجیب و غریب استرالیا
    جدیدیا محبوب