2: Атоми, молекули та хімічні реакції
- Page ID
- 22851
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Атомна теорія, вперше запропонована в сучасному вигляді Джоном Далтоном, є однією з найважливіших і корисних ідей в хімії. Він інтерпретує спостереження за повсякденним світом з точки зору частинок, званих атомами і молекулами. Макроскопічні події - ті, які люди можуть спостерігати або переживати зі своїми недопоміжними почуттями - інтерпретуються за допомогою мікроскопічних об'єктів - настільки малих, що для їх виявлення необхідно використовувати спеціальний інструмент або апарат. (Можливо, термін субмікроскопічний дійсно слід використовувати, оскільки більшість атомів і молекул занадто малі, щоб їх можна було побачити навіть під мікроскопом.) У будь-якому випадку хіміки постійно намагаються пояснити макроскопічний світ мікроскопічним терміном.
Щоб зрозуміти, наскільки малі атоми, з якими ми будемо працювати в наступному розділі, перегляньте це відео Ted-Ed під назвою «Просто як маленький атом».
- 2.1: Прелюдія до атомів і реакцій
- Атомна теорія, вперше запропонована в сучасному вигляді Джоном Далтоном, є однією з найважливіших і корисних ідей в хімії. Він інтерпретує спостереження за повсякденним світом з точки зору частинок, званих атомами і молекулами. Макроскопічні події - ті, які люди можуть спостерігати або переживати зі своїми неозброєними почуттями - інтерпретуються за допомогою мікроскопічних об'єктів - настільки малих, що для їх виявлення необхідно використовувати спеціальний інструмент або апарат.
- 2.2: Макроскопічні властивості та мікроскопічні моделі
- Як простий приклад того, як макроскопічні властивості речовини можна пояснити на мікроскопічному рівні, розглянемо рідку ртуть. Макроскопічно ртуть при звичайних температурах - це срібляста рідина, яку можна налити так само, як воду - досить незвично для металу. Ртуть також є найважчою відомою рідиною. Його щільність в 13,6 -рази більше води. При охолодженні нижче -38,9° C ртуть твердне і поводиться дуже схоже на більш звичні тверді метали, такі як мідь і залізо.
- 2.5: Тестування атомної теорії
- Щоб перевірити теорію, ми спочатку використовуємо її, щоб зробити прогноз про макроскопічний світ. Якщо передбачення узгоджується з існуючими даними, теорія проходить перевірку. Якщо цього не відбувається, теорію потрібно відкинути або змінити. Якщо дані відсутні, то необхідно провести додаткові дослідження. Зрештою результати нових експериментів можна порівняти з прогнозами теорії.
- 2.6: Атомні ваги
- Відносні маси атомів зазвичай називають атомними вагами. Шкала атомної ваги спочатку базувалася на відносній масі 1 для водню. Оскільки були розроблені більш точні методи визначення атомної маси, було зручно переходити на кисень, а потім вуглець, але шкалу відрегулювали так, щоб відносна маса водню залишалася близькою до 1. Таким чином, атомна маса азоту 14,0067 говорить нам, що атом азоту має приблизно в 14 разів більшу масу атома водню.
- 2.7: Кількість речовини-родимок
- «Скільки?» у вищезгаданому сенсі кількість присутніх атомів або молекул - це не те саме, що «скільки» за обсягом або масою. Міжнародна система вимірювань (IUPAC) має міру кількості, яка відображає кількість присутніх атомів, і вона називається моль.
- 2.8: Крот
- Дуже великі числа, що беруть участь в підрахунку мікроскопічних частинок, незручно думати або записувати. Тому хіміки вирішили підраховувати атоми і молекули за допомогою одиниці, яка називається моль. Один моль (скорочено моль) - це\(6.022 \times 10^{23}\) мікроскопічні частинки, які складають відповідну речовину.
- 2.9: Кількість речовини
- У Міжнародній системі ця величина називається кількістю речовини і дається символом n.
- 2.10: Константа Авогадро
- Щоб отримати таке чисте число, нам потрібен коефіцієнт перетворення, який передбачає кількість частинок на одиницю кількості речовини. Відповідний коефіцієнт дається символу\(N_A\) і називається константою Авогадро.
- 2.11: Молярна маса
- Часто зручно виражати фізичні величини на одиницю кількості речовини (на моль), оскільки таким чином порівнюються рівні кількості атомів або молекул. Такі молярні величини часто говорять нам щось про самі атоми або молекули.
- 2.12: Формули і склад
- Коли реакція проводиться вперше, мало що відомо про мікроскопічну природу продуктів. Тому необхідно експериментально визначити склад і формулу знову синтезованого речовини. Один із способів підходу до цього передбачає кількісний аналіз - визначення відсотка за масою кожного елемента в сполуці. Такі дані зазвичай повідомляються як процентний склад.
Мініатюра: спінінг бакмінстерфуллерену (\(\ce{C60}\)). (CC BY-SA 3.0; непортований; Спанк).