Атомно-молекулярное учение развил и впервые применил в химии великий русский ученый М.В.Ломоносов. Основные положения этого учения изложены в работе "Элементы математической химии" (1741) и ряде других. Сущность учения Ломоносова можно свести к следующим положениям.
1. Все вещества состоят из "корпускул" (так Ломоносов называл молекулы).
2. Молекулы состоят из "элементов" (так Ломоносов называл атомы).
3. Частицы — молекулы и атомы — находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения их частиц.
4. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ — из различных атомов.
Через 67 лет после Ломоносова атомистическое учение в химии применил английский ученый Джон Дальтон. Он изложил основные положения атомистики в книге "Новая система химической философии" (1808). В своей основе учение Дальтона повторяет учение Ломоносова. Однако Дальтон отрицал существование молекул у простых веществ, что по сравнению с учением Ломоносова является шагом назад. По Дальтону, простые вещества состоят только из атомов, и лишь сложные вещества — из "сложных атомов" (в современном понимании — молекул). Атомно-молекулярное учение в химии окончательно утвердилось лишь в середине XIX в. На международном съезде химиков г. Карлсруэ в 1860 г. были приняты определения понятий молекулы и атома.
Молекула — это наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами. Химические свойства молекулы определяются ее составом и химическим строением.
Атом — наименьшая частица химического элемента, входящая в состав молекул простых и сложных веществ. Химические свойства элемента определяются строением его атома. Отсюда следует определение атома, соответствующее современным представлениям:
Атом — это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов.
Согласно современным представлениям из молекул состоят вещества в газообразном и парообразном состоянии. В твердом состоянии из молекул состоят лишь вещества, кристаллическая решетка которых имеет молекулярную структуру. Большинство же твердых неорганических веществ не имеет молекулярной структуры: их решетка состоит не из молекул, а из других частиц (ионов, атомов); они существуют в виде макротел (кристалл хлорида натрия, кусок меди и др.). Не имеют молекулярной структуры соли, оксиды металлов, алмаз, кремний, металлы.
Химические элементы
Атомно-молекулярное учение позволило объяснить основные понятия и законы химии. С точки зрения атомно-молекулярного учения химическим элементом называется каждый отдельный вид атомов. Важнейшей характеристикой атома является положительный заряд его ядра, численно равный порядковому номеру элемента. Значение заряда ядра служит отличительным признаком для различных видов атомов, что позволяет дать более полное определение понятия элемента:
Химический элемент — это определенный вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра.
Известно 107 элементов. В настоящее время продолжаются работы по искусственному получению химических элементов с более высокими порядковыми номерами.
Все элементы обычно делят на металлы и неметаллы. Однако это деление условно. Важной характеристикой элементов является их распространенность в земной коре, т.е. в верхней твердой оболочке Земли, толщина которой принята условно равной 16 км. Распределение элементов в земной коре изучает геохимия — наука о химии Земли. Геохимик А.П.Виноградов составил таблицу среднего химического состава земной коры. Согласно этим данным самым распространенным элементом является кислород — 47,2% массы земной коры, затем следует кремний — 27,6, алюминий — 8,80, железо -5,10, кальций — 3,6, натрий — 2,64, калий — 2,6, магний — 2,10, водород — 0,15%.
2)Амфоте́рность (от др. -греч. (ἀμφότεροι — «двойственный» , «обоюдный некоторых соединений проявлять в зависимости от условий как кислотные, так и осно́вные свойства.
б) «відносна молекулярна маса» і «маса молекули»;
Спільним є те, що молекула, як кожна матеріальна частинка, має масу.
Відрізняються ці поняття наступним. Маса молекули - фізична величина, що вимірюється у грамах, а відносна атомна маса - це маса молекули у порівнянні з 1/12 маси атома Карбону, тому маса молекули — має одиниці вимірювання, а відносна молекулярна маса — величина безрозмірна, бо отримується діленням величин однакової розмірності.
в) «відносна молекулярна маса» і «відносна атомна маса»?
Спільним є те, що слово «відносна» в даному випадку означає, що маса атома і маса молекули визначена порівнянням з атомною одиницею маси і обидві величини є безрозмірними.
Відмінним є те, що мова йде про масу молекули і масу атома.
Завдання для засвоєння матеріалу
Вправа 1. Укажіть у Періодичній системі та випишіть символи і відносні атомні маси (з округленням до цілих чисел) хімічних елементів:
Алюмінію Ar(Al)=27
Флуору Ar(F)=19
Цинку Ar(Zn)=65
Аргентуму Ar(Ag)=108
Стануму Ar(Sn)=119.
Вправа 2. Обчисліть, атом якого елемента важчий і у скільки разів:
а) Нітроген і Гелій;
Важчий Нітроген у 3,5 разів, бо Ar(N):Ar(He)=14:4=3,5
б) Оксиген і Сульфур;
Важчий Сульфур у 2 рази, бо Ar(S):Ar(О)=32:16=2
в) Ферум і Силіцій;
Важчий Ферум у 2 рази, бо Ar(Fe):Ar(Si)=56:28=2
г) Сульфур і Купрум.
Важчий Купрум у 2 рази, бо Ar(Cu):Ar(S)=64:32=2
Вправа 3. Обчисліть, скільки атомних одиниць маси міститься в 1 г речовини б.
Оскільки 1 а.о.м.=1,66 •10-24 г, то у 1 г = 1 а.о.м./1,66 •10-24 = 0,602 •1024а.о.м б.
У 1,66 •10-24 г міститься 1 а.о.м.
У 1 г міститься х а.о.м.
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
1,66 •10-24 г / 1 г = 1 а.о.м. / х а.о.м.
х = 1 а.о.м. : 1,66 •10-24
х = 0,602 •1024 а.о.м.
Відповідь: приблизно 0,602 •1024 а.о.м.
Вправа 4. Скільки атомів Оксигену мають таку саму масу, як один атом Купруму?
Чотири атоми Оксигену, бо Ar(Cu)=64, Ar(O)=16.
Позначимо кількість атомів Оксигену через х,
складемо рівняння і розв'яжемо його.
х • 16 = 64
х = 64:16
х = 4
Вправа 5. Обчисліть відносні молекулярні (формульні) маси таких речовин: хлор Cl2, сульфатна кислота H2SO4,
сахароза C12H22O11, мідь Cu, гіпс CaSO4, крейда CaCO3, малахіт (CuOH)2CO3.
Mr(Cl2)=2•35,5=71
Mr(H2SO4)=2•Ar(H)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•1+32+4•16=98
Mr(C12H22O11)=12•Ar(C)+22•Ar(H)+11•Ar(O)=12•12+22•1+11•16=342
Mr(Cu)=Ar(Cu)=64
Mr(CaSO4)=Ar(Ca)+Ar(S)+4•Ar(O)=40+32+4•16=136
Mr(CaCO3)=Ar(Ca)+Ar(C)+3•Ar(O)=40+12+3•16=100
Mr((CuOH)2CO3)=2•Ar(Cu)+5•Ar(O)+2•Ar(H)+Ar(C)=2•65+5•16+2•1+12=224
Вправа 6. Обчисліть, що важче: п’ять молекул води H2O чи три молекули вуглекислого газу CO2.
Важчі три молекули вуглекислого газу CO2
Одна молекула води Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18,
а п'ять молекул 5•Mr(Н2О)=5•18=90
Одна молекула вуглекислого газу Mr(СО2)=Ar(С)+2•Ar(О)=12+2•16=44,
а три молекули 3•Mr(СО2)=3•44=132
132 > 90
,66•10–24 г.