Основні положення атомно-молекулярного вчення.

1. Прості і складні речовини. Відмінність між простою речовиною і хімічним елементом. *
2. Агрегатний стан речовин

1. Основи АМВ вперше виклав М. В. Ломоносов. У 1741р. в праці «Елементи математичної хімії» Ломоносов сформулював найважливіші положення створеної ним так званої корпускулярної теорії будови речовини.

В основі АМВ лежить принцип дискретності (переливності будови) речовини: всяка речовина не є чимось суцільним, а складається з окремих, дуже малих частинок. Відмінність між речовинами зумовлена відмінністю між їхніми частинками; частинки однієї речовини однакові, частинки різних речовин різні.

Основні положення АМВ:

1. Речовини складаються з атомів або молекул.

Атом – це найменша частинка хімічного елемента, яка є носієм його властивостей.

Молекула – це найменша частинка речовини, яка має її властивості і складається із сполучених між собою атомів. До складу молекули можуть входити атоми одного або кількох хімічних елементів. Число атомів у молекулі може становити від 2 до кількох мільйонів.

2. Всі молекули, атоми, що входять до складу речовини, перебувають у безперервному русі, який зумовлений запасом теплової енергії, яку має кожна речовина. Під час перебігу хімічних реакцій атоми переходять від одних речовин до інших (перегруповуються), внаслідок чого утворюються нові сполуки.

1. Всі речовини поділяються на прості і складні.

2. Кожний окремий вид матерії, що має за певних умов сталі фізичні властивості називається речовиною.

Прості речовини складаються з атомів одного хімічного елемента. (Приклад: N₂, O₂, Fe)

Складні речовини складаються з атомів різних хімічних елементів. (Приклад: H₂O, NaCl, NaOH)

Відмінність між простою речовиною і хімічним елементом стає особливо зрозумілою, коли маємо кілька простих речовин, які складаються з того самого елемента (явище алотропії). Наприклад, шматок фосфору. Це – біла, напівпрозора речовина, що плавиться при 44,2С, дуже отруйна; на повітрі в темряві фосфор світиться і може самозайматися. Якщо фосфор нагрівати без доступу повітря, то через деякий час його властивості різко зміняться: фосфор набуває червоно-фіолетового кольору, перестає світитися в темряві, стає неотруйним і не самозаймається більше на повітрі, причому ці нові властивості не зникають після припинення нагрівання. Отже, відбувається безперечне перетворення однієї речовини в іншу, перетворення особливе: взята нами речовина не розкладається і до неї нічого не приєднується. Це змушує визнати обидві речовини – взяту на початку і добуту після нагрівання – лише різними формами існування одного елемента фосфору у вільному стані; перша з них називається білим, а друга – червоним фосфором. Доказом того, що білий і червоний фосфор справді є різними формами одного елемента і складаються з однакових атомів, може бути відношення їх до кисню: утворюється фосфор(V) оксид. Просто їхні кристали мають різну будову. Так, білий фосфор складається з молекул Р₄, а кристали червоного мають зовсім іншу, полімерну структуру.

3. Залежно від фізичних умов (температури і тиску) речовини можуть перебувати у кількох агрегатних станах: газоподібному, рідкому, твердому (кристалічному або аморфному), плазмовому.

У газах відстані між частинками – молекулами й атомами – великі. Внаслідок цього газоподібний стан характеризується слабкою взаємодією частинок і невпорядкованим їх розміщенням.

У рідинах частинки розміщені значно ближче одна до одної. Тому взаємодія між ними сильніша, ніж у газах. На відміну від газів рідини зберігають певний об’єм. Структура рідини характеризується певним порядком у розміщенні частинок, однак він постійно змінюється внаслідок теплового руху частинок.

Найбільш упорядкованим є кристалічний стан – найважливіший стан твердих тіл. Структуру кристалічних речовин можна подати за допомогою кристалічної ґратки – певного просторового розміщення частинок. Більшість твердих речовин мають кристалічні ґратки, утворені атомами або йонами; виділити окремі молекули у таких структурах неможливо. Такі речовини називають речовинами з не молекулярною структурою.

Менше поширений для твердих речовин аморфний стан. На відміну від кристалічних тіл речовини в аморфному стані не мають чітко регулярної впорядкованої будови і певної температури плавлення (при нагріванні вони розм’якшуються і поступово переходять у рідкий стан).

Контрольні запитання:

1. Сформулюйте основні положення атомно-молекулярного вчення.
2. Яка різниця між простими і складними речовинами? Навести приклади.
3. Як довести відмінність між простими речовинами і хімічними елементами? Навести приклади.
4. В яких агрегатних станах можуть перебувати речовини? Навести приклади.

Література:

1. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. – Л.: Химия, 1979. - Гл. І, §§ 5, 6, с. 19-23.
2. Хомченко Г.П. Химия. – М.: Высшая школа, 1981. – Ч. І, Гл. 1, § 4, с. 6.

 

Тема 1.4. Періодичний закон і періодична система Д.І. Менделєєва

План

Періодичний закон.

1. Періодична система, її будова.
2. Зміна властивостей елементів в періодах і групах. *

1. На відміну від своїх попередників Менделєєв був впевнений, що між усіма хімічними елементами має існувати закономірний зв'язок, що об’єднує їх в єдине ціле, і зробив висновок, що в основу систематики елементів слід покласти їхню атомну масу, тобто величину, що характеризує відносну масу атома.

Справді, розмістивши всі елементи в порядку зростання атомних мас, Менделєєв виявив, що схожі з хімічного погляду елементи зустрічаються через правильні інтервали і що, отже в ряду елементів багато які властивості періодично повторюються.

Ця закономірність дістала назву Періодичний закон (1869р):

Властивості простих тіл, а також форми та властивості сполук елементів перебувають у періодичній залежності від величини атомних ваг(мас) елементів.

Сучасне формулювання:

Властивості хімічних елементів, а також простих і складних речовин, які вони утворюють, перебувають у періодичній залежності від величини заряду ядра атомів цих елементів.

2. ПС – графічне зображення періодичного закону.

Періодична система складається з 7 періодів і 8 груп. Кожна група складається з двох підгруп – головної і побічної.

Період – горизонтальний ряд хімічних елементів.

Група – вертикальний стовпчик хімічних елементів.

3. Зміна властивостей хімічних елементів в міру зростання їхньої атомної маси не відбувається неперервно в тому самому напрямі, а має періодичний характер. Через певне число елементів відбувається ніби повернення назад, до вихідних властивостей, після чого певною мірою знову повторюються властивості попередніх елементів в такій самій послідовності, але з деякими якісними і кількісними відмінами.

Властивості змінюються періодично, тому що періодично повторюється конфігурація зовнішнього рівня.

Атомний радіус характеризує міжатомний простір і дорівнює половині відстані між ядрами однакових атомів в молекулі.

Енергія іонізації – найменша енергія, яка необхідна для відриву електрона від нейтрального атома.

Спорідненість до електрону – енергія, яка виділяється або поглинається в разі приєднання до атому одного електрона.

Енергія іонізації і спорідненість до електрону співпадають, але відрізняються за знаком.

Електронегативнсть – здатність його атому притягувати спільні електронні пари порівняно з іншими елементами сполуки.

Таблиця. Періодичність зміни властивостей

Властивість	В періоді (зліва направо)	В групі (згори вниз)
Атомний радіус	↓(оскільки заряд ядра ↑, кількість електронів ↑)	↑(оскільки число енергетичних рівнів ↑)
Енергія іонізації	↑(зростає притягання електронів зовнішнього рівня)	↓(зменшується притягання між електронами зовнішнього рівня і ядром)
Спорідненість до електрону	↑	↓
Електронегативність	↑	↓

Контрольні запитання:

1. Сформулюйте періодичний закон.
2. Будова періодичної системи.
3. Чому властивості елементів змінюються періодично?
4. Як змінюються основні характеристики елементів у групах (у періодах)?
5. Охарактеризуйте будову атомів елементів алюмінію і титану за положенням в ПС.
6. Як зміняться властивості в ряду B – Al – Ga – In – Tl?

Література:

1. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. – Л.: Химия, 1979. - Гл. ІІ, §§ 17-19 с. 47-56.
2. Хомченко Г.П. Химия. – М.: Высшая школа, 1981. – Ч. І, Гл. 2, §§ 7-8, 13, 15-17, с. 14-16, 20-27.

 

Тема 1.5. Хімічний зв'язок.

План