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.