Урок 3 Бесплатно Атомы. Молекулы

Атомно-молекулярное учение в химии

Вы уже знакомы с молекулярным учением.

Оно было нужно учёным для объяснения физических явлений.

 

Основные положения этой теории говорят нам о том, что:

  • – все тела состоят из молекул
  • – молекулы находятся в непрерывном хаотичном движении
  • – молекулы взаимодействуют между собой через упругие столкновения

Однако эти постулаты не могли объяснить, каким образом при упругом столкновении образуются новые вещества.

Решил эту проблему великий русский учёный-энциклопедист Михаил Васильевич Ломоносов.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

Михаил Васильевич Ломоносов (1711- 1765)– русский учёный-энциклопедист (естествоиспытатель, химик, физик, математик, астроном, металлург).

Михаил Васильевич Ломоносов

Основные его достижения в химии – создал первую лабораторию при академии наук, сформулировал закон сохранения массы веществ, разработал рецепты приготовления цветных стёкол.

Основал Московский Университет, который сейчас носит его имя.

В своей книге «Элементы математической химии» Ломоносов сформулировал основы атомно-молекулярного учения, а именно – он рассматривал каждую молекулу как уникальную комбинацию атомов, и изменение этих комбинаций в ходе химических взаимодействий. Это именно те тезисы, которыми пользуются учёные до сих пор.

Однако, как и все теории, атомно-молекулярное учение было принято не сразу. В основном из-за того, что работать с такими объектами очень тяжело, ведь атомы и молекулы невозможно увидеть и убедиться в их существовании, а попытки измерения атомных масс часто были неверны.

Через полвека после Ломоносова известный английский ученый Джон Дальтон пошёл ещё дальше. Он утверждал, что атомы представляют собой мельчайшие частицы вещества, которые невозможно разделить на составные части или превратить друг в друга. По Дальтону, все атомы одного элемента имеют совершенно одинаковый вес и отличаются от атомов других элементов.

Тезисы Ломоносова и Дальтона в сочетании дали прочный фундамент для дальнейшего развития учения об атомах и молекулах.

Но лишь спустя около 50 лет после Дальтона все эти постулаты были официально признаны учёными того времени.

Основное содержание атомно-молекулярного учения можно представить следующими положениями.

1. Молекула – наименьшая часть вещества, сохраняющая его состав и химические свойства.

2. Молекулы состоят из атомов. Атомы одного элемента сходны друг с другом, но отличаются от атомов других химических элементов.

3. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотичном движении.

4. Молекулы разрушаются при химических явлениях и сохраняются при физических.

5. Атомы в химических реакциях не разрушаются. Новые вещества образуются в процессе химических реакций из тех атомов, из которых состояли исходные вещества.

 

Распространение атомно-молекулярного учения способствовало утверждению определений важнейших химических понятий, формированию и развитию единого химического языка, объяснению открытых законов и развитию теоретических исследований. Это позволяет говорить об огромной роли атомно-молекулярного учения в развитии химии.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Масса атома. Атомная единица массы

Современная химия располагает данными о массах атомов химических элементов. Эти массы могут быть выражены в любых единицах массы: граммах, килограммах и т. п. Однако вследствие очень малой величины атомов значения их массы, выраженные в этих единицах, очень неудобны для использования. Например, вот массы атомов нескольких химических элементов:

 

Химический элемент

Масса атома, кг

Водород (H)

1,66 х 10-27

Углерод (С)

19,94 х 10-27

Медь (Cu)

106,3 х 10-27

Золото (Au)

327 х 10-27

Уран (U)

395,26 х 10-27

 

Мы специально указали числа с одинаковым показателем степени, чтобы вы могли сравнить, насколько сильно отличаются массы атомов разных химических элементов.

Очевидно, что использовать эти значения неудобно.

Поэтому химики решили значения масс всех атомов сократить таким образом, чтобы полученные значения было легко использовать.

Осталось только определиться, что взять за основу.

В итоге за основу была принята масса атома углерода.

Именно углерод взяли по нескольким причинам, основная причина – в том, что углерод составляет основу всех органических соединений.

Если посмотреть на таблицу выше, то можно увидеть, что масса атома углерода в 12 раз больше массы атома водорода – самого легкого химического элемента.

Поэтому была принята атомная единица массы (сокращенно «а.е.м.»), равная 1/12 части массы атома углерода.

Иногда эту единицу называют «Дальтон» в честь ученого Джона Дальтона, который сделал огромный вклад в развитие атомно-молекулярного учения.

Если дополнить нашу таблицу значениями атомных единиц массы для тех же элементов, то сразу станет видно, что такие значения использовать намного удобнее:

 

Химический элемент

Масса атома, кг

Масса атома в а. е. м.

Водород (H)

1,66 х 10-27

1

Углерод (С)

19,94 х 10-27

12

Медь (Cu)

106,3 х 10-27

64

Золото (Au)

327 х 10-27

197

Уран (U)

395,26 х 10-27

238

 

Значения атомных масс для всех химических элементов приведены в основном справочнике химика – периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева. Обычно на письме они обозначаются слева от символа химического элемента.

Самые внимательные сразу заметят, что в периодической таблице атомные единицы массы не целые, а дробные.

Но об этом в одном из следующих уроков.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Относительная молекулярная масса веществ

Теперь, когда мы можем обозначать массы атомов, мы также можем обозначать и массы молекул.

Очевидно, что масса молекулы – это сумма масс всех составляющих её атомов.

Относительную молекулярную массу веществ рассчитывают по химическим формулам, выражающим их состав.

О химических формулах говорилось в одном из предыдущих уроков.

По химической формуле вещества мы также можем вычислить массовые доли элементов в химических соединениях.

Для чего это нужно? Знание процентного состава вещества помогает химикам в правильных пропорциях смешивать реактивы для проведения эксперимента; пиротехникам – верно смешать компоненты для получения эффектного фейерверка; агрономам – правильно рассчитать количество удобрений для внесения в почву строго определенного количества минерала – азота, фосфора, калия – ведь они содержатся в удобрении в виде соединений.

В этих и многих других случаях от правильного расчёта зависит успешность всего мероприятия.

В химических лабораториях на основе результатов анализа химических со­единений определяют формулы исследуемых веществ.

Чаще всего для этого неизвестное вещество разрушают (например, нагреванием или сжиганием) для получения более простых веществ, состав которых уже известен.

После этого определяют массы этих самых веществ (продуктов реакции) и по ним находят химическую формулу неизвестного вещества.

Например, если сжечь лист бумаги – мы получим пары воды, углекислый газ, азот и пепел.

Мы знаем, сколько водорода содержится в воде; углерода в углекислом газе.

Собрав и взвесив все эти продукты реакции, мы сможем составить формулу целлюлозы – вещества, из которого состоит бумага.

Конечно, это пояснение очень упрощённое, но сама суть, надеемся, вам ясна.

Этот способ основан на Законе постоянства состава, который впервые сформулировал уже упомянутый нами М. В. Ломоносов.

«Ничто не берётся из ниоткуда и не исчезает бесследно», – говорил он.

К настоящему времени формулировка этой фразы почти не изменилась.

 

Химические символы и формулы не только обозначают определенный химический элемент или вещество, но и несут большую информацию об обозначаемом объекте.

Химический символ обозначает химический элемент или отдельный атом элемента.

По нему можно определить место элемента в периодической системе Д. И. Менделеева, а отсюда и значение его относительной атомной массы.

А зная положение элемента в периодической системе, химик может сказать о нём очень и очень многое.

А зная положение элемента в периодической системе, химик может сказать о нём очень и очень многое.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Заключительный тест

Пройти тест