Урок №1. Атом. Химический элемент. Изотопы. Простые и сложные вещества

Урок №1. Атом. Химический элемент. Изотопы. Простые и сложные вещества

Повторите основные положения темы «Основные понятия химии» и решите предложенные задачи. Используйте материалы уроков химии 8 класса №№6-17.

Основные положения

1. Вещество (простое и сложное) – это любая совокупность атомов и молекул, находящаяся в определённом агрегатном состоянии.

Превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения, называется химическими реакциями.

2. Структурные единицы вещества:

· Атом – наименьшая элекронейтральная частица химического элемента и простого вещества, обладающая всеми его химическими свойствами и далее физически и химически неделимая.

· Молекула – наименьшая электронейтральная частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами, физически неделимая, но делимая химически.

3. Химический элемент – это вид атомов с определённым зарядом ядра.

4. Состав атома:

5. Состав атомного ядра:

· В состав ядра входят элементарные частицы (нуклоны) –

протоны (¹₁p) и нейтроны (¹₀n).

· Т.к. практически вся масса атома сосредоточена в ядре и m_p ≈ m_n ≈ 1 а.е.м, то округлённое значение A_r химического элемента равно общему числу нуклонов в ядре.

(А – массовое число, округлённое значение А_r; N – число нейтронов в ядре; Z – заряд ядра, равный числу протонов)

6. Общее число электронов в электронной оболочке атома N_ē равно числу протонов в ядре и порядковому номеру химического элемента

7. Изотопы – разновидность атомов одного и того же химического элемента, отличающиеся друг от друга только своей массой.

· Обозначение изотопов: слева от символа элемента указывают массовое число (вверху) и порядковый номер элемента (внизу)

· Почему у изотопов разная масса?

Задание: Определите атомный состав изотопов хлора: ³⁵₁₇Cl и ³⁷₁₇Cl?

· Изотопы имеют разную массу из-за различного числа нейтронов в их ядрах.

8. В природе химические элементы существуют в виде смесей изотопов.

Изотопный состав одного и того же химического элемента выражают в атомных долях (ω_ат.), которые указывают какую часть составляет число атомов данного изотопа от общего числа атомов всех изотопов данного элемента, принятого за единицу или 100%.

Например:

ω_ат (³⁵₁₇Cl) = 0,754

ω_ат (³⁷₁₇Cl) = 0,246

9. В таблице Менделеева приведены средние значения относительных атомных масс химических элементов с учётом их изотопного состава. Поэтому A_r , указанные в таблице являются дробными.

A_r^ср = ω_ат.(1) ∙ Ar₍₁₎ + … + ω_ат.(n) ∙ Ar_(n)

Например:

A_r^ср (Cl) = 0,754 ∙ 35 + 0,246 ∙ 37 = 35,453

10. Задача для решения:

№1. Определите относительную атомную массу бора, если известно, что молярная доля изотопа ¹⁰В составляет – 19,6 %, а изотопа ¹¹В – 80,4 %.

11. Массы атомов и молекул очень малы. В настоящее время в физике и химии принята единая система измерения.

1 а.е.м. = m_(а.е.м.) = 1/12 m(¹²C) = 1,66057 ∙ 10^{-27 кг} = 1,66057 ∙ 10^{-24 г.}

Абсолютные массы некоторых атомов:

m(C) = 1,99268 ∙ 10^{-23 г}

m(H) = 1,67375 ∙ 10^{-24 г}

m(O) = 2,656812 ∙ 10^-23 г

A_r – показывает, во сколько раз данный атом тяжелее 1/12 части атома ¹²С.

М_r – показывает, во сколько раз данная молекула тяжелее 1/12 части атома ¹²С.

12. Связь между абсолютной и относительной массами атома или молекулы:

13. Число атомов и молекул в обычных образцах веществ очень велико, поэтому при характеристике количества вещества используют единицу измерения – моль.

· Моль (ν) – единица количества вещества, которое содержит столько же частиц (молекул, атомов, ионов, электронов), сколько атомов содержится в 12 г изотопа ¹²C

· Масса 1 атома ¹²C равна 12 а.е.м., поэтому число атомов в 12 г изотопа ¹²C равно:

N_A = 12 г / 12 ∙ 1,66057 ∙ 10^{-24 г =} 6,0221 ∙ 10²³

· Физическая величина N_A называется постоянной Авогадро (число Авогадро) и имеет размерность [N_A] = моль^-1.

14. Основные формулы:

M = M_r = ρ ∙ V_m (ρ – плотность; V_m – объём при н.у.)

Задачи для самостоятельного решения

№1. Вычислите число атомов азота в 100г карбоната аммония, содержащего 10% неазотистых примесей.

№2. При нормальных условиях 12 л газовой смеси, состоящей из аммиака и углекислого газа, имеют массу 18 г. Сколько литров каждого из газов содержит смесь?

№3. При действии избытка соляной кислоты на 8,24 г смеси оксида марганца (IV) с неизвестным оксидом МО₂, который не реагирует с соляной кислотой, получено 1,344 л газа при н.у. Входе другого опыта установлено, что мольное отношение оксида марганца (IV) к неизвестному оксиду равно 3:1. Установите формулу неизвестного оксида и вычислите его массовую долю в смеси.