енкм конспекты. картинка мира.. все конспекты. Понятие и свойства науки
 Скачать 233.08 Kb.
|
Основные понятияЗакон сохранения массы. Закон кратных отношений. Химические элементы. Химические соединения (простые и сложные). Периодический закон. Таблица Менделеева. Свойства химических элементов. Строение атома. Протон. Электрон. Нейтрон. Модель атома Томсона. Модель атома Резерфорда. Перейдем к рассмотрению некоторых основополагающих представлений о мире атомов и молекул, микромире, веществе и поле. Именно законы микромира определяют существование гигантских звезд, планет, биологических объектов, человека. Для начала определим, что мы понимаем под веществом. Вещество слагается из элементарных частиц, масса которых не равна нулю (в основном – электронов, протонов и нейтронов). Масса пропорциональна энергии покоя Если принять скорость света за единицу, то получим, что масса тела равна его энергии покоя. Именно энергия покоя, «дремлющая» в массивных телах, частично освобождается в химических и особенно ядерных реакциях. Частицы света – безмассовые, для них m=0, фотон может двигаться только со скоростью света. В классической физике вещество и поле противопоставлялись друг другу как два вида материи, у первого из которых структура дискретна, а у второго – непрерывна. Квантовая физика, внедрившая идею двойственной корпускулярно-волновой природы любого микрообъекта, привела к нивелированию этого представления. На этой основе были строго разграничены понятия вещества и материи, отождествляющиеся в науке на протяжении многих веков. Определение понятия «поле» рассмотрено в лекции о фундаментальных взаимодействиях. Наука о веществах зародилась в Египте, передовой стране древнего мира. Металлургия, керамика, изготовление стекла, крашение, парфюмерия, косметика достигли там значительного развития задолго до нашей эры. Точной наукой наука о веществах стала после того, как в середине XVIII века был сформулирован закон сохранения массы – масса всех веществ, вступающих в реакцию, равна массе всех продуктов реакции. Открытие этого закона приписывают М. В. Ломоносову. Однако, скорее всего, Ломоносов в 1748 году первым точно сформулировал его в письме Л. Эйлеру: «…Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что, сколько у одного тела отнимается, то столько же присовокупляется к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте. Сей общий естественный закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущееся своей силой другое, столько же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает…». Таким образом, в середине XVIII века в практике исследования вещества появились точные количественные методы. Позже установлен закон постоянства состава – каждое химическое соединение имеет вполне определенный и постоянный состав. Т.е. состав химического соединения не зависит от способа его получения. Это дало возможность Дж. Дальтону (1766–1844) в 1803 году сформулировать закон кратных отношений, утверждающий, что элементы входят в соединение некоторыми порциями, и сделать вывод о дискретном строении вещества. Именно Дальтон ввел в современную науку представление об атомах как мельчайших частицах, из которых образованы все вещества, понятие «атомный вес». Несколько слов о терминологии. Когда мы говорим о веществе (чистом веществе), то тем самым указываем на то, что оно обладает однородными свойствами. При этом чистые вещества могут быть двух типов. Одни разлагаются после некоторых воздействий. Другие – нет. Например, сравним, железо, кислород, водород и окись железа, воду, перекись водорода. Первые вещества – элементы, вторые – соединения. Сегодня известно 92 стабильных элемента и многие сотни тысяч чистых веществ, построенных из них. Существуют тысячи минералов, десятки тысяч неорганических и, особенно, органических соединений, неисчислимое количество сплавов. Все разнообразие веществ возникает из сложного, но повторяющегося сочетания мельчайших составных частиц – атомов (как и все книги – суть набор нескольких десятков символов, собранных огромным разнообразием способов). Попытки создания систематики химических элементов начались сразу после освоения наукой представлений об атомах. Однако только Д.И. Менделееву (1834–1907) удалось сформулировать периодический закон, позволивший не только систематизировать все известные на тот момент (1869 г.) химические элементы, но и предсказать существование новых. Периодический закон в формулировке Менделеева, опубликованной им в учебнике «Основы химии», звучит следующим образом: «… Свойства простых тел, также формы и свойства соединений элементов, находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов. В соответствие этому закону и составлена периодическая система элементов…». В 1870 году подобную систематику создал немецкий ученый Ю.Л. Майер (1814–1878). Созданная систематика позволила предсказать свойства элементов с вероятными атомными весами 44, 68, 72. В 1875 был открыт галлий (атомный вес 69.7), в 1879 – скандий (атомный вес 45.1), в 1886 – германий (атомный вес 72.6). В 1893 году был открыт аргон, которому не было места в периодической системе элементов. После обнаружения на Солнце (с помощью спектрального анализа), а затем и на Земле гелия, открытия криптона, неона, ксенона, стало ясно, что «благородные» (инертные) газы образуют новую группу периодической системы. Это еще раз подтвердило строгость периодического закона Менделеева. В то же время Менделеев писал: "…мы не понимает причины периодического закона…". Он просто раскладывал пасьянс, основанный на известных свойствах химических элементов и их соединений. И только после выяснения строения атомов был вскрыт физический смысл обнаруженных им закономерностей. Атомы девяносто двух видов стабильны (до урана). Одни из них образуют газы, другие – металлы. Одни способны легко образовывать химические соединения, другие (инертные газы) почти никогда не вступают в химические связи. В то же время все атомы имеют примерно одинаковый размер. Действительно, мы знаем, что в см вещества содержится около 1023 молекул (атомов для одноатомных веществ). Тогда на один атом приходится объем около см и размер атома (кубический корень из объема) близок см Но что мы знаем о внутреннем строении атома? Из опыта известно, что любой предмет может быть заряжен электричеством одного или другого вида. Мы называем эти два вида зарядов «положительными» или «отрицательными». В этих названиях не отражено ничего принципиального. Просто мы знаем, что одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются – это следует из эксперимента (вместо «положительные» и «отрицательные» могли бы сказать «красные» и «синие», одноцветные отталкиваются, разноцветные притягиваются… В физике элементарных частиц есть такие характеристики как «спин», особые характеристики кварков – «аромат» и «цвет». Разный состав кварков приводит к появлению «странного», «очарованного» или «красивого» адрона. Человек придумывает названия необычных свойств, используя свой опыт и воображение). Эксперимент же показывает, что незаряженное тело просто содержит в себе равные количества положительных и отрицательных зарядов. В этом состоит одно из величайших открытий физики. Итак, к концу XIX века стало известно, что существуют положительные и отрицательные заряды, вещество построено из них. Минимальная "порция» вещества – атом. Следовательно, и атом должен состоять из положительных и отрицательных зарядов. И, по существующим на этот момент представлениям, быть неделимым. Тогда простейшая модель атома – модель желе (пудинга с изюмом), в котором смешаны положительные и отрицательные заряды, и разделить их нельзя (модель Томсона, 1904 г.) Решающий эксперимент по проверке этой модели был проделан в 1910 году Э. Резерфордом (1871–1937), Х. Гейгером (1882–1945) и Р. Марсденом. -частицы (ядра гелия, имеющие положительный заряд), возникающие при радиоактивном распаде, направляли на тонкую золотую фольгу и наблюдали, как изменится направление их движения после прохождения через металл. Если верна модель "желе", то -частицы не должны отклоняться от первоначального направления. Если же электрический заряд по атому расположен неравномерно, то -частицы должны были бы по-разному отклоняться неоднородностями электрического заряда. Было обнаружено совершенно неожиданное явление – некоторые -частицы отклонялись от первоначального направления настолько сильно, что почти возвращались к источнику. Таблица 3.3.1 Результаты одного из экспериментов по наблюдению рассеивания -частиц золотой фольгой
В таблице 3.3.1 приведены результаты одного из экспериментов. Заметим, что все эти эксперименты проведены с помощью глаза – экспериментатор в темной комнате наблюдал вспышки на экране из вещества, светящегося при попадании на него -частиц (при адаптации к темноте человеческий глаз способен различать отдельные фотоны.) Представьте себе, насколько трудоемок эксперимент и обратите внимание, что ключевыми для возникших на основании этих экспериментов новых представлений об атомах были события (отклонения на очень большие углы), возникающие крайне редко! Заметим еще и один важный момент. Резерфорд следующим образом вспоминал свою первую реакцию на эти результаты: «… Я помню… ко мне пришел очень взволнованный Гейгер и сказал: «Мы, кажется, получили несколько случаев рассеяния -частиц назад…» Это самое невероятное событие, которое было в моей жизни. Это почти так же невероятно, как если бы вы выстрелили 15-дюймовым снарядом в папиросную бумагу и он, отразившись, попал бы в вас. При анализе я понял, что такое рассеяние должно быть результатом однократного столкновения и, произведя расчеты, увидел, что это никоим образом невозможно, если не предположить, что подавляющая часть массы атома сконцентрирована в крошечном ядре. Именно тогда у меня и зародилась идея об атоме с крошечным массивным центром, котором сосредоточен заряд...» Стало ясно, что атом состоит не из смеси положительно и отрицательно размазанных по объему частиц, но из массивного положительного заряда – ядра, окруженного отрицательно заряженными электронами, значительно более легкими, чем ядро. Размер ядра, оцененный из этих экспериментов, составляет около см Как мы помним, размер атома около см То есть размер ядра, по крайней мере, в 100 000 раз меньше размера атома. Основываясь на этих исследованиях, в 1911 году Резерфорд предложил новую, "планетарную" модель, уподоблявшую атом Солнечной системе. В центре находится маленькое положительное ядро, содержащее почти всю массу атома, а вокруг ядра – электроны, число которых равно положительному заряду ядра, выраженного в электронных зарядах. Казалось, структура атома понята. В водороде имеется один электрон и ядро с положительным зарядом, численно равным заряду электрона. В гелии два электрона и соответствующим образом заряженное ядро. И так вплоть до урана с 92 электронами и ядром, несущим 92 единицы положительного заряда. То есть удалось качественную разницу между атомами свести к количественной. Можно расположить атомы в определенном порядке в соответствии с их атомными номерами. Каждому номеру от 1 до 92 (кроме технеция – 43 и прометия – 61) отвечает элементу, обнаруженному в природе. Существуют и трансурановые элементы с атомными номерами больше 92. Они имеют малые времена жизни и в природе при естественных условиях не встречаются. Сведение качественных различий между атомами к количественным представляет собой огромный шаг вперед. Стала понятна структура периодического закона Менделеева, принципы систематизации атомов. Однако каждое открытие ставит новые, более сложные вопросы. Действительно, почему бром с 35 электронами – коричневая жидкость, легко образующая химические соединения; криптон с 36 электронами – благородный газ, практически не вступающий в химические соединения; рубидий с 37 электронами – металл, химически очень активный? Почему один лишний электрон приводит к столь резкому изменению свойств элемента? На эти вопросы удалось получить ответ только после того, как была понята квантовая природа материи. Есть и другие вопросы. Так, если мы принимаем планетарную модель атома, то считая, что электроны вращаются вокруг ядра, и зная размер атома (радиус орбиты электронов), мы можем оценить время оборота одного электрона вокруг ядра. Оно составляет около с Правильность этой оценки легко проверить экспериментально – частота света, испускаемого раскаленным водородом, составляет Гц Однако если электрон испускает свет, то есть теряет свою энергию. Радиус его орбиты должен уменьшаться и, в конце концов, электрон должен упасть на ядро. Но этого не происходит. Более того, раскаленный и холодный водород должны были бы испускать свет одинаковым образом. Однако холодный водород свет не испускает. Известно, что каждый атом испускает (или поглощает) свет вполне определенных частот, характерных только для данного атома. На этом основаны, в частности, методы спектрального анализа состава веществ. Более того, атом газа сталкиваются с другим атомом один раз за с то есть через каждые 10 000 оборотов электрона вокруг ядра. И при этом сохраняются и частота излучения, и размер атома... Представим себе, что Солнечная система или Земля столкнутся с подобными себе объектами ... Отметим особо свойства атомных систем, которые не способна описать модель Резерфорда. 1) Устойчивость. Атомы сохраняют свои специфические свойства, несмотря на сильные столкновения и возмущения, которым они подвергаются. 2) Тождественность. Все атомы одного рода (с одинаковым числом электронов) обладают тождественными свойствами. Они испускают и поглощают излучение с одними и теми же частотами, имеют равные размеры, свойства. 3) Воспроизводимость. Способность возвращаться в исходное состояние. Если форма атома была искажена, и его электронные орбиты изменили свой вид в результате внешнего воздействия (высокого давления, соседства других атомов и т.п.), то после устранения причины искажения атом и электронные орбиты вновь приобретут исходную форму. Эти противоречия показывают, что планетарная модель также, как и ее предшественники – только некое приближение к действительному строению атома. Опыты показывают, что атом как планетарная система не может обладать всеми перечисленными свойствами. То есть модель приближена. Нужен новый взгляд на природу атома. Словарь Адроны (от др.-греч. «крупный; массивный») – класс составных частиц, подверженных сильному взаимодействию. Адроны делятся на две основные группы в соответствии с их кварковым составом: Барионы – состоят из трех кварков трех цветов, образуя так называемую бесцветную комбинацию. Именно из барионов построена подавляющая часть наблюдаемого нами вещества – это нуклоны, составляющие ядро атома и представленные протоном и нейтроном. К барионам относятся также многочисленные гипероны – более тяжелые и нестабильные частицы, получаемые на ускорителях элементарных частиц. Мезоны – состоят из одного кварка и одного антикварка. К мезонам относятся пионы (пи-мезоны) и каоны (K-мезоны) и другие более тяжелые мезоны. Альдегиды – органические соединения, содержащие одну или более альдегидных групп Например, – этиловый альдегид, – метиловый альдегид, – бутановый альдегид. Античастица – частица-двойник некоторой другой элементарной частицы, обладающая той же массой и тем же спином, отличающаяся от нее знаками всех других характеристик взаимодействия (зарядов, таких как электрический и цветовой заряды, барионное и лептонное квантовые числа). Античастица электрона – позитрон – была открыта в 1932 году. В 1955 году в опытах на ускорителе зарегистрирован антипротон, а в 1956 году – антинейтрон. Также удалось получить антиатомы: в 1966 году – антидейтерий, в 1970 году – антигелий, в 1998 году – антиводород. Галогены(от греч. «соль» и «рождение, происхождение») – химические элементы 17-й группы периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева. Реагируют почти со всеми простыми веществами, кроме некоторых неметаллов. Все галогены – энергичные окислители, поэтому встречаются в природе только в виде соединений. К галогенам относятся: фтор – F, хлор – Cl, бром – Br, иод – I, астат – At. Закон сохранения массы – закон, согласно которому масса физической системы сохраняется при всех природных и искусственных процессах. Этот закон известен с древнейших времен в формулировке: вещество несотворимо и неуничтожимо. Позднее появилась количественная формулировка, согласно которой мерой количества вещества является вес (с конца XVII века – масса). С точки зрения классической механики и химии, сохраняются общая масса закрытой физической системы, равная сумме масс компонентов этой системы. Этот закон с большой точностью верен в области применимости ньютоновской механики и химии, так как релятивистские поправки в этих случаях пренебрежимо малы. В современной физике концепция и свойства массы существенно пересмотрены. Масса более не является мерой количества вещества. В отличие от классической модели, сохраняется масса только изолированной физической системы, то есть при отсутствии энергообмена с внешней средой. Не сохраняется сумма масс компонентов системы. Например, при радиоактивном распаде в изолированной системе, состоящей из вещества и радиации, совокупная масса вещества уменьшается, но масса системы в целом (вещество и энергия) сохраняется, несмотря на то что масса радиации может быть нулевая поскольку часть массы эквивалентно энергии по формуле Закон кратных отношений – один из законов химии: если два элемента образуют друг с другом более одного соединения, то массы одного из элементов, приходящиеся на одну и ту же массу другого элемента, относятся как целые числа. Закон кратных отношений открыт в 1803 Д. Дальтоном в следующей формулировке: элементы входят в соединение некоторыми порциями. Именно Дальтон ввел в современную науку представление об атомах как мельчайших частицах, из которых образованы все вещества и понятие «атомный вес». Например, состав оксидов азота (в процентах по массе) выражается следующими числами:
Разделив числа нижней строки на 0.57, видим, что они относятся как 1:2:3:4:5. Изотоп (от др. греч. «равный» и «место») – разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный (порядковый) номер, но при этом разные массовые числа. Химические свойства атома зависят от строения электронной оболочки, которая, в свою очередь, определяется в основном зарядом ядра Z, и почти не зависят от его массового числа A, поэтому химические свойства изотопов одинаковые. Карбоновые кислоты– органические соединения, содержащие одну или более карбоксильных групп Например, – муравьиная кислота, – уксусная кислота, – бутановая кислота. Кварк – фундаментальная частица в Стандартной модели вещества, обладающая электрическим зарядом, кратным e/3, и не наблюдающаяся зарядом в свободном состоянии. Входящая в состав адронов (сильно взаимодействующих частиц, таких как протоны и нейтроны). Кварки являются бесструктурными, точечными частицами; это проверено вплоть до масштаба примерно см, что примерно в 20 тысяч раз меньше размера протона. В настоящее время известно 6 разных «сортов» (чаще говорят – «ароматов») кварков составляющих три поколения. Первое поколение: верхний с зарядом нижний с зарядом Второе поколение: странный с зарядом очарованный с зарядом Третье поколение: прелестный с зарядом истинный с зарядом Каждому кварку соответствует антикварк – античастица с противоположными квантовыми числами. Гипотеза о том, что адроны построены из специфических субъединиц, была впервые выдвинута М. Гелл-Манном и, независимо от него, Дж. Цвейгом в 1964 году. В данный момент она считается подтвержденной. Кварки участвуют в сильных, слабых, электромагнитных и гравитационных взаимодействиях. Кислоты – химические соединения, способные отдавать катион водорода. В водных растворах кислот образуется избыток катионов водорода, присутствие которых обуславливает их кислый вкус. Например, фторводородная кислота – сероводородная кислота – соляная кислота – серная кислота – Лептоны (от греч. «легкий») – фундаментальные частицы с полуцелым спином, не участвующие в сильном взаимодействии. Наряду с кварками и калибровочными бозонами лептоны составляют неотъемлемую часть Стандартной модели вещества. Существует три поколения лептонов: первое поколение: электрон, электронное нейтрино; второе поколение: мюон, мюонное нейтрино; третье поколение: тау-лептон, тау-нейтрино, плюс все соответствующие античастицы. Металлы– химические элементы, обладающие металлическими свойствами: тепло и электропроводность, пластичность, металлический блеск. Эти элементы содержат один – два электрона на внешнем уровне, поэтому способны отдавать эти электроны, проявляя тем самым восстановительные свойства. Металлами являются: Li – литий, Na – натрий, К – калий, Rb – рубидий, Cs – цезий, Fe – железо, Be – бериллий, Mg – магний, Ca – кальций, Sr – стронций, Ba – барий, Ti – титан, V – ванадий, Cr – хром, Mn – марганец, Co – кобальт и др. всего 94 элемента из 118. Модель атома Резерфорда(планетарная модель атома) – исторически важная модель строения атома, предложенная Эрнстом Резерфордом в 1911 г. на основании анализа и статистической обработки результатов экспериментов по рассеиванию альфа-частиц в тонкой золотой фольге, выполненных Гейгером и Марсденом в 1909 г. В этой модели Резерфорд описывает строение атома состоящим из крохотного положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома, вокруг которого вращаются электроны, – подобно тому, как планеты движутся вокруг Солнца. Планетарная модель атома соответствует современным представлениям о строении атома с уточнениями, что движение электронов не может быть описанозаконами классической механики и имеет квантовомеханическое описание. Модель атома Томсона, иногда также называемая «пудинговая модель атома» – модель атома, предложенная в 1904 году Джозефом Джоном Томсоном. Согласно этой модели, атом состоит из электронов, помещенных в положительно заряженный «суп», компенсирующий электрически отрицательные заряды электронов, образно – подобно отрицательно заряженным «изюминкам» в положительно заряженном «пудинге». Нейтрон(от лат. neuter – ни тот, ни другой) – тяжелая элементарная частица, не имеющая электрического заряда. Нейтрон является фермионом и принадлежит к классу барионов. Нейтроны и протоны являются двумя главными компонентами атомных ядер. Общее название для протонов и нейтронов – нуклоны. Открыт нейтрон в 1932 году Джеймсом Чедвиком. Масса нейтрона кг что в 1 838 раз больше массы электрона. Нейтрон состоит из трех кварков: одного «верхнего» (u) и двух «нижних» (d) кварков (кварковая структура udd). Нейтрон не стабилен и свободном виде подвергается бета-распаду на протон, электрон и электронное антинейтрино происходит это за счет слабого взаимодействия. Ввиду специфических свойств слабого взаимодействия, скорость этой реакции аномально мала именно этим объясняется тот факт, что время жизни протона приблизительно равно 15 минутам, а это примерно в миллиард раз больше времени жизни мюона – следующей за нейтроном метастабильной частицы по времени жизни. Неметаллы – химические элементы содержат большее число электронов на внешнем уровне, чем металлы, поэтому способны присоединять дополнительные электроны, проявляя тем самым окислительные свойства. Например, B – бор, C – углерод, N – азот, O – кислород, F – фтор, Si – кремний, P – фосфор, S – сера, Cl – хлор и др., всего насчитывается 22 элемента. Неорганические соединения – соединения, в состав которых не входит атом углерода. Выделяют различные классы неорганических соединений. Соли – химические соединения, состоящие из катионов металлов и анионов кислотных остатков. Оксиды – химические соединения в которых участвует кислород связан с другим химическим элементом, менее электроотрицательным Оксиды распространенный тип соединений в земной коре и Вселенной. Нуклоны(от лат. «ядро») – общее название для составляющих атомное ядро протонов и нейтронов. Оксиды – химические соединения, в которых участвует кислород, связанный с другим химическим элементом, являющимся менее электроотрицательным. Оксиды распространенный тип соединений в земной коре и Вселенной. Примеры таких соединений: ржавчина, вода, песок, углекислый газ. Например, оксид кальция – углекислый газ – окись железа – Органические соединения – соединения, образуемые атомом углерода. Соединения углерода с водородом – углеводороды ( и др.), составляющие запасов природного газа и нефти. Производными углеводородов являются спирты альдегиды и органические (карбоновые) кислоты За исключением карбидов (пример, – карбид кальция, применяемый для получения ацетилена) угольной кислоты и ее солей карбонатов, например, некоторых оксидов углерода: – углекислый газ и – угарный газ и цианидов (солей цианистоводородной (синильной кислоты ). Периодический закон – фундаментальный закон природы, открытый Д.И. Менделеевым в 1869 году. Формулировка, предложенная Д.И. Менделеевым: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса». Современная формулировка этого закона: «Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов». Протон(от др. греч. «первый») – элементарная частица, относится к барионам, имеет спин 1/2 и положительный электрический заряд +1 e. Стабилен. Открыт Эрнестом Резерфордом в 1919 году. Протоны принимают участие в термоядерных реакциях, которые являются основным источником энергии, генерируемой звездами. В частности, источником почти всей энергии, излучаемой Солнцем, является соединение четырех протонов в ядро гелия-4 с превращением двух протонов в нейтроны. Протон состоит из трех кварков (один d-кварк и два u-кварка). В физике протон обозначается p (или p+). Химическое обозначение протона (рассматриваемого в качестве положительного иона водорода) – Масса протона равна кг что в 1 836 раз больше массы электрона. Свойства химических элементов – в рамках периода элементы демонстрируют определенные закономерности. В направлении «слева направо» атомный радиус обычно сокращается в силу того, что у каждого последующего элемента увеличивается количество заряженных частиц, и электроны притягиваются ближе к ядру. Параллельно с ним возрастает энергия ионизации, чем сильнее связь в атоме, тем больше энергии требуется на изъятие электрона. Соответствующим образом увеличивается и электроотрицательность. Что касается энергии сродства к электрону, то металлы в левой части таблицы характеризуются меньшим значением этого показателя, а неметаллы в правой, соответственно, большим – за исключением благородных газов. Соли– химические соединения, состоящие из катионов металлов (например, и анионов (например, кислотных остатков. Получают соли в результате реакции нейтрализации при взаимодействии кислот и щелочей, с образованием соли и воды. Например, хлорид натрия (поваренная соль) – углекислый натрий (сода) – сульфат калия – Спирты – органические соединения, содержащие одну или более гидроксильных групп связанных с насыщенным атомом углерода. Например, – этиловый спирт (этанол), – метиловый спирт (метанол), бутановый спирт (бутанол). Строение атома. Атом (от др.-греч. «неделимый») – частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атомы состоят из ядра и электронов. Ядро, несущее почти всю (более чем 99.9 %) массу атома, состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов, связанных между собой при помощи сильного взаимодействия. Число нейтронов в ядре может быть разным: от нуля до нескольких десятков. Если число электронов совпадает с числом протонов в ядре, то атом в целом оказывается электрически нейтральным. В противном случае он обладает некоторым положительным или отрицательным зарядом и называется ионом. Таблица Д.И. Менделеева (периодическая система химических элементов) – классификация химических элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от их заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона, открытого русским ученым Д.И. Менделеевым в 1869 году. Всего предложено несколько сотен вариантов изображения периодической системы. В современном варианте системы предполагается сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец (группа) определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определенной мере подобные друг другу. В соответствии с международной системой именования группам присваиваются номера от 1-го до 18-го в направлении слева направо – от щелочных металлов к благородным газам. Периодов в современной таблице – 8. Углеводороды – органические соединения в состав молекул которых входит углерод и водород. В зависимости от кратности углерод углеродных связей углеводороды делятся на предельные (насыщенные) все связи между углеродами одинарные и непредельные (ненасыщенные) между атомами углерода в молекуле могут быть двойные или тройные связи. Например, насыщенные углеводороды, – метан, – этан, – бутан. Фундаментальная частица– бесструктурная элементарная частица, которую до настоящего времени не удалось описать как составную. Термин применяется для лептонов, кварков и калибровочных бозонов (частиц-переносчиков фундаментальных взаимодействий). Например, фотон, глюон, векторный бозон, бозон Хиггса, Химические соединения– вещества, состоящие из химически связанных атомов двух или более элементов. Простые вещества (молекулы) – атомы одного элемента: (кислород), (азот). Инертные (благородные) газы и атомарный водород нельзя считать химическими соединениями. Сложные вещества атомы разных элементов: поваренная соль – вода – калийная селитра – Простые и сложные вещества могут быть молекулярного типа строения: кислород, вода, белый фосфор и немолекулярного типа строения: поваренная соль, алмаз, сода. Химические элементы – совокупность атомов с одинаковым зарядом атомных ядер. Атомное ядро состоит из протонов, число которых равно атомному номеру элемента (зарядовое число), и нейтронов, число которых может быть различным у одного и того же элемента. Сумма протонов и нейтронов определяет массовое число химического элемента. Каждый химический элемент имеет свое латинское название и химический символ, состоящий из одной или пары латинских букв, регламентированные Международным союзом теоретической и прикладной химии и приводятся в таблице Периодической системы элементов Менделеева. Для обозначения химических элементов применяется запись: где Х – символ химического элемента в таблице Менделеева, Z – зарядовое число, A – массовое число. Например: первый химический элемент водород: имеет зарядовое число Z =1, массовое число A=1, второй химический элемент гелий: имеет зарядовое число Z=2, массовое число A=4. Щелочи – химические соединения щелочных и щелочноземельных металлов с гидроксидом. Растворяясь в воде образуют анион ˗ и катион металлов. Например, едкий калий – едкий натрий – гидроксид кальция – Щелочи – химические соединения щелочных и щелочноземельных металлов с гидроксидом. Растворяясь в воде образуют анион ˗ и катион металлов. Кислоты – химические соединения, способные отдавать катион водорода. В водных растворах кислот образуется избыток катионов водорода, присутствие которых обуславливает их кислый вкус. Электрон(от др.-греч. «янтарь») – стабильная отрицательно заряженная элементарная частица. Считается фундаментальной (не имеющей составных частей) и является одной из основных структурных единиц атома. Классифицируется как фермион (обладает спином, равным ½) и как лептон. Единственный (наравне со своей античастицей – позитроном) из известных заряженных лептонов, являющийся стабильным. Электроны образуют электронные оболочки атомов, строение которых определяет большинство оптических, электрических, магнитных, механических, химических свойств вещества. Движение электронов обусловливает протекание электрического тока в металлах. Масса электрона равна кг заряд электрона не делим и равен Кл Элементарная частица – собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе. Некоторые элементарные частицы (электрон, нейтрино, кварки) на данный момент считаются бесструктурными и рассматриваются как первичные фундаментальные частицы. Другие элементарные частицы, так называемые составные частицы, в том числе частицы, составляющие ядро атома – протоны и нейтроны, имеют сложную внутреннюю структуру и состоят из кварков. Всего вместе с античастицами открыто более 350 элементарных частиц. Из них стабильны фотон, электронное и мюонное нейтрино, электрон, протон и их античастицы. Остальные элементарные частицы самопроизвольно распадаются. |